182
Improved melarsoprol therapy for Trypanosoma brucei rhodesiense sleeping sickness INAUGURALDISSERTATION zur Erlangung der Würde eines Doktors der Philosophie Vorgelegt der PhilosophischNaturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Basel von Irene Sylvie Küpfer von Lauperswil/BE April 2009

Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

 

 

 

 

Improved melarsoprol therapy for 

Trypanosoma brucei rhodesiense sleeping sickness  

 

 

INAUGURALDISSERTATION 

zur 

Erlangung der Würde eines Doktors der Philosophie 

 

 

Vorgelegt der 

Philosophisch‐Naturwissenschaftlichen Fakultät 

der Universität Basel 

 

 

von 

Irene Sylvie Küpfer 

von Lauperswil/BE 

 

 

April 2009

Page 2: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

 

 

Genehmigt von der Philosophisch‐Naturwissenschaftlichen Fakultät auf Antrag von  

Prof. Dr. Marcel Tanner, PD Dr. Christian Burri und Dr. Anne Moore 

 

 

Basel, den 28. April 2009 

 

Prof. Dr. Eberhard Parlow 

Dekan 

 

Page 3: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Table of contents 

 

 

Table of Contents List of Abbreviations .................................................................................................................1 Acknowledgements .................................................................................................................. 3 Summary................................................................................................................................... 5 Zusammenfassung ................................................................................................................... 7 Chapter 1 .................................................................................................................................. 11 General Introduction .............................................................................................................. 11

Human African Trypanosomiasis (HAT).......................................................................................... 12 Epidemiology................................................................................................................................................. 12 Epidemiology of T.b. gambiense HAT versus T.b. rhodesiense HAT.......................................................... 14 Implications of the potential overlap of disease distribution areas.......................................................... 20

Clinical presentation ......................................................................................................................... 20 Control measures................................................................................................................................22

African and colonial control measures....................................................................................................... 22 Current control measures............................................................................................................................ 23

Diagnosis .............................................................................................................................................25 Treatment............................................................................................................................................27

First stage treatment.................................................................................................................................... 28 Second stage treatment ............................................................................................................................... 29 IMPAMEL – improved application of melarsoprol ....................................................................................... 34

Justification and goals ........................................................................................................................35 Goals ............................................................................................................................................................. 36

References .......................................................................................................................................... 38 Chapter 2..................................................................................................................................43 Safety and efficacy of the 10‐day melarsoprol schedule in the..............................................43 treatment of second stage rhodesiense sleeping sickness....................................................43

Abstract .............................................................................................................................................. 44 Methods.............................................................................................................................................. 48

Study design ................................................................................................................................................. 48 Results .................................................................................................................................................52

Proof‐of‐concept trial .................................................................................................................................. 52 Utilization study .......................................................................................................................................... 54 Comparison trial data ‐ historic data.......................................................................................................... 57

Discussion .......................................................................................................................................... 59 References .......................................................................................................................................... 65

Chapter 3 ................................................................................................................................. 67 Molecular  characterization of  trypanosomes  from  clinical  trial patients  in Uganda  and Tanzania ................................................................................................................................. 67

Abstract .............................................................................................................................................. 68 Introduction....................................................................................................................................... 69

Page 4: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

 

 

   

Materials and methods...................................................................................................................... 70 Study Sites.....................................................................................................................................................70 Study conduct and study population ..........................................................................................................70 Sample collection and DNA preparation .....................................................................................................71 Loop Mediated Isothermal Amplification (LAMP) of the SRA gene and the Random Insertion Mobile Element (RIME)............................................................................................................................................72

Results .................................................................................................................................................72 Discussion ...........................................................................................................................................73 References .......................................................................................................................................... 79

Chapter 4 ................................................................................................................................. 81 Clinical presentation of T.b. rhodesiense sleeping sickness in second stage patients from Tanzania and Uganda ............................................................................................................. 81

Abstract .............................................................................................................................................. 82 Introduction....................................................................................................................................... 82 Materials and Methods ..................................................................................................................... 84 Results ................................................................................................................................................ 85 Discussion .......................................................................................................................................... 89 References .......................................................................................................................................... 94

Chapter 5 .................................................................................................................................97 Reflections on clinical research in sub‐Saharan Africa ........................................................97

Abstract .............................................................................................................................................. 98 Introduction....................................................................................................................................... 99 Creating and maintaining a pipeline of new interventions against neglected tropical diseases 100

Neglected tropical diseases........................................................................................................................ 100 The new landscape after the year 2000..................................................................................................... 100 Searching for new medical interventions against neglected tropical diseases........................................ 101 Alternative business models for R&D in tropical diseases....................................................................... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual property rights.......................................................103 Capacity building........................................................................................................................................ 104

The conduct of clinical trials in sub‐Saharan Africa...................................................................... 106 Ethics ........................................................................................................................................................... 106 Ethics committees ...................................................................................................................................... 107 Informed consent and assent..................................................................................................................... 108 Indemnities and undue inducement......................................................................................................... 109 Publication of results and trial registration.............................................................................................. 109 Implementation and conduct of trials in resource‐limited environments.............................................. 110

Access and delivery............................................................................................................................ 113 Post marketing studies and pharmacovigilance........................................................................................ 113 Access ........................................................................................................................................................... 113

The way forward ................................................................................................................................ 114 References ..........................................................................................................................................116

Page 5: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Table of contents 

 

 

Chapter 6.................................................................................................................................119 Discussion...............................................................................................................................119

Access to patients ............................................................................................................................. 120 Issues concerning the study design................................................................................................. 122 IMPAMEL III – study design............................................................................................................... 123 Safety ................................................................................................................................................. 124 Suramin pre‐treatment .................................................................................................................... 124 Efficacy .............................................................................................................................................. 125 Historic controls ............................................................................................................................... 129 Serious adverse events (SAEs) and case management.................................................................... 131 Case management .............................................................................................................................133 Public health challenges in the control of T.b. rhodesiense HAT ..................................................135 The potential overlap of T.b. gambiense and T.b. rhodesiense in Uganda.................................... 136 IMPAMEL III: from innovation to validation to application............................................................ 136 Conclusions....................................................................................................................................... 139 References ......................................................................................................................................... 140

Appendix 1.............................................................................................................................. 145 IMPAMEL III........................................................................................................................................ 145 Case Report Form (CRF) ‐ Utilization Study.................................................................................. 145

Appendix 2 ..............................................................................................................................161 IMPAMEL III.........................................................................................................................................161 Patient information and informed consent ‐ Tanzania ..................................................................161 English................................................................................................................................................161

Appendix 3 ............................................................................................................................. 169 IMPAMEL III........................................................................................................................................ 169 Patient information and informed consent ‐ Tanzania ................................................................. 169 Kiswahili ............................................................................................................................................ 169

Curriculum vitae ................................................................................................................... 179

Page 6: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Abbreviations 

 

 1 

List of Abbreviations 

BBB  Blood Brain Barrier 

BMI  Body Mass Index 

CATT  Card Agglutination Test 

CDC  Centers for Disease Control and Prevention 

CDM  Clinical Data Management 

CI  Confidence Interval 

CNS  Central Nervous System 

CRF  Case Report Form 

CSF  Cerebrospinal Fluid 

DALY  Disability Adjusted Life Years 

DNA  Deoxyribonucleic Acid 

DNDi  Drugs for Neglected Diseases Initative 

DSS  Demographic Surveillance System 

EDCTP  European & Developing Countries Clinical Trial Partnership 

ES  Encephalopathic Syndrome 

EKBB  Ethikomission beider Basel / Ethics committee of both cantons of Basel 

EMEA  European Medicines Agency 

FDA  Food and Drug Administration 

GCP  Good Clinical Practice 

GFATM  Global Fund to Fight AIDS, Tuberculosis and Malaria 

HLA  Human Leukocyte Antigen System 

IPPM  Intellectual Property Protection Mechanism 

ISCTRC  International Scientific Committee for Trypanosomiasis Research and Control 

IDP’s   Internally Displaced People 

i.v.  Intravenous 

LAMP  Loop Mediated Isothermal Amplification 

LIRI  Livestock Health Research Institute, Uganda 

LP  Lumbar puncture 

Page 7: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

 

 

  2 

HAT  Human African Trypanosomiasis 

MMV  Medicines for Malaria Venture 

MoH  Ministry of Health 

MSF  Médecins sans Frontières/Doctors without Borders 

NIH  National Institutes of Health 

NIMR  National Institute for Medical Research (Tanzania) 

NGO  Non‐governmental Organization 

PATTEC  Pan African Tsetse and Trypanosomiasis Eradication Campaign 

PABIN  Pan‐African Bioethics Initiative 

PCR  Polymerase Chain Reaction 

PDP  Product Development Partnership 

p.o.  per os 

PPP  Public Private Partnership 

R&D  Research and Development 

RIME  Random Insertion Mobile Element 

SAB  Scientific Advisory Board 

SARETI  South African Research Ethics Training Initiative 

SIDCER  Strategic Initiative for Developing Capacity in Ethical Review 

SRA‐gene  Serum‐resistance‐associated gene 

SS  Sleeping Sickness 

STI  Swiss Tropical Institute 

USD  US Dollar 

WBC  White blood cells (leucocytes) 

WHO  World Health Organization 

 

 

Page 8: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Acknowledgements 

 

 3 

Acknowledgements 

I am greatly  indebted  to all  the people who have accompanied me during my PhD as mentors, 

scientists,  colleagues,  friends  and  family.  Their  contributions  to  this  work  are  gratefully 

acknowledged. 

I am deeply thankful to my supervisor PD. Dr. Christian Burri. I profited tremendously from his 

experience and skills and I particularly thank him for his tireless support in scientific thinking and 

writing. I highly appreciate the loyalty and humor he shows to the entire team. Merci! 

I would like to thank Prof. Marcel Tanner (Director STI) for his support and interest as well as for 

taking the role of the faculty representative. I thank Prof. Reto Brun for his support and acting as 

an expert on my thesis committee and Prof.  Jürg Utzinger  for his  interest and  inputs at various 

stages of my thesis. 

Special thanks go to Dr. Anne Moore for her participation on the safety advisory board as well as 

her role as my co‐referee. I thank all the other members of the safety advisory board for valuable 

inputs and guidance. Special  thanks go to Prof. Martin Schumacher  for helping us  to overcome 

the challenges of the study design and analysis. 

I  am  very  grateful  to  Dr.  Johannes  Blum,  for  his  role  as  principle  investigator,  the  valuable 

discussions on sleeping sickness, his expertise and support. 

I am enormously thankful to Dr. Caecilia Schmid, for her vital role as my co‐supervisor, her help 

during my field work and her friendship. I thank you for the all the good times and hope more are 

coming! 

In Uganda, my  sincerest  thanks go  to Dr. Abbas Kakembo. He has  continuously  supported me 

and  taught me  so much  about  sleeping  sickness  and  the African  culture.  I  thank Dr. Mpairwe 

Allan for his professional work and the enjoyable collaboration as well as for all the good times we 

had. I greatly acknowledge the work of Dr. Andrew Edielu and his support for the project. Special 

thanks go  to Betty Akello  for all her contributions  to  the project and especially  for her help  in 

reviewing the historic patient data and the patient follow‐up. Apoyo Betty!  

In  Tanzania,  I  deeply  acknowledge  the  contributions  and  support  of  Dr.  Stafford  Kibona.  I 

enjoyed our stays in the field and I am grateful for all his help. Asante sana! Special thanks go to 

Dr.  Lucas Matemba  for  his  contributions  to  the  project  and  his  help  with  the mapping. My 

greatest and warmest  thanks go  to all  the Sisters  in Kaliua. Sister Emma was my mentor  in  so 

many aspects of work and life. I am very grateful for knowing her and working with her as well as 

for our friendship. I thank Sister Bernadetta, Catharina, Theresfora and Bibi who made me feel so 

comfortable and  for all  the unforgettable moments we shared. My sincerest  thanks go  to Maria 

Page 9: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

 

   4 

Charles  for her constant dedication  to  the project and her professional way of working. Asante 

sana dada!  

I  acknowledge  all  the nurses who  looked  so well  after  the patients,  especially when  situations 

became  serious,  their  care  was  always  reliable. My  sincerest  thanks  go  to  all  the  laboratory 

personnel for their valuable and essential work. Thank you! 

I want to express my respect and gratitude to all the patients and their families who participated 

in the trials. Also I thank all the local leaders and community health workers who supported our 

program activities. I am very grateful to have met all of you.  

I thank Dr. Pere Simarro (WHO) and Dr. Jose Ramon Franco (WHO) for their valuable inputs as 

well as for the supply of the study drugs. 

I  thank  the  Swiss  Tropical  Institute  and  the  Swiss  Agency  for Development  and  Cooperation 

(SDC) (grant extension to 7F‐01977.02) for the funding of the project. 

My very personal thanks go to the entire team of the Pharmaceutical Medicine Unit, STI, for all 

the good times and the great team spirit. I thank Monique for all her administrative and personal 

support,  Bettina  and  Andrea  for  being  such  great  office mates  and  friends, Hermann  for  his 

humor  and belief  in me, Eric  for  all  the  good  laughs, Gaby  for  the  interesting  talks  about  life, 

Sonja  for  her  kindness,  Francoise  for  being  so  dear.  I  am  very  grateful  to  Patrick  for  his 

professional and patient computer support. Thank you! 

I  thank  all my  colleagues  at  the  STI  for  their  support,  interesting  discussions  and  friendship. 

Especially Nakul Chitnis, Michael Bretscher, Ricarda Windisch, Conny Pfeiffer,  Stefan Dongus, 

Joshua  Yukich,  Karin  Gross,  Bianca  Plüss,  Sandra  Alba,  Lukas  Camenzind,  Simon  Schlumpf, 

Dominique Forster and Laura Gosoniu for her help with the data analysis. 

In my personal  life  I want  to  thank all my  friends  for  their  support, understanding and all  the 

good  times we  shared. Especially Natalie  for  all her patience, Ana  for her  cheerfulness, Evi  for 

being so close, Manuela, Yolanda, Rita, Sarah, Niels…. no one could wish for better friends. Merci! 

I want to express my sincerest thanks to Christian for all his help, patience and humor. I am also 

very grateful to Heike Seegebarth for all her understanding and guidance.  

My deepest thanks go to Evelyne. I thank you for all you have done for me. You were my greatest 

supporter and motivator. Merci für alles!  

I want to thank my dear parents for their continuous support, for always being there for me and 

for giving me the liberty to pursue my wishes. I would like to dedicate this thesis to you. Thank 

you so much ‐ I love you* 

 

Page 10: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Summary 

 

 5 

Summary 

Human African Trypanosomiasis (HAT) is a parasitic disease that occurs in a chronic form caused 

by Trypanosoma brucei gambiense  in Western and Central Africa, and an acute  form caused by 

Trypanosoma brucei rhodesiense in Eastern and Southern Africa. 

The treatment of HAT is unsatisfactory; for over 50 years melarsoprol (Arsobal®) has been the only 

drug active against both forms of the disease and the only drug available to treat second stage T.b. 

rhodesiense  infections.  However,  its  use  is  hampered  by  high  toxicity  and  lengthy  and 

complicated treatment schedules. 

Melarsoprol  therapy  was  substantially  improved  by  the  introduction  of  an  abridged  10‐day 

melarsoprol  schedule  in T.b. gambiense affected areas  in 2003. The new  schedule was based on 

pharmacological  investigations  and  was  shown  to  be  non‐inferior  compared  to  the  standard 

regimens in the framework of the clinical trial programs IMPAMEL I & II (1997‐2004). A significant 

reduction in overall hospitalization time from about 25 – 35 days to 13 days and a more economic 

use  of  the  drug made  it  favorable  to  the  patients  and  the  health  system.  Subsequently,  the 

conduct of the IMPAMEL III program in T.b. rhodesiense affected areas was declared a high priority 

by the WHO.  

The  presented  thesis  aimed  at  a)  the  assessment  of  the  safety  and  efficacy  of  the  10‐day 

melarsoprol schedule  in T.b. rhodesiense patients and b) the rationalization of the suramin pre‐

treatment prior to melarsoprol which is proposed to control adverse drug reactions, but which is 

only partially implemented in East Africa. 

The  IMPAMEL  III program  consisted of  the  sequential  conduct of  a proof‐of‐concept  trial  and  a 

utilization  study  using  historic  controls  as  comparator.  The  trials  were  conducted  in  two 

treatment centers in Tanzania and Uganda. Consenting patients with confirmed second stage T.b. 

rhodesiense HAT and a minimum age of 6 years were eligible for participation. Pregnant as well as 

unconscious or moribund patients were excluded from the trial. The primary outcome measures 

were safety and efficacy at end of treatment. The secondary outcome measure was efficacy during 

follow‐up  after  3,  6  and  12 months.  The  studies  were  approved  by  the  ethics  committees  in 

Tanzania (National  Institute  for Medical Research/NIMR) and Uganda (Ministry of Health) and 

the ethics committee of both cantons of Basel (EKBB), Switzerland.  

In the proof‐of‐concept trial a total of 60 patients were enrolled into two consecutive subgroups 

(2x15  in  each  center)  of  which  only  the  first  subgroup  received  the  suramin  pre‐treatment. 

Suramin as well as steroids were administered according centre‐specific guidelines.  In this trial, 

the  incidence of  the  encephalopathic  syndrome  (ES) was  significantly higher  in Uganda  (20%) 

Page 11: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

 

   6 

than  in Tanzania (3.3%, p=0.0444). Adverse events were more frequent  in patients that received 

suramin  (63.3%)  than  in patients  that were directly  treated with melarsoprol  (23.3%, p=0.0018). 

Based on these results, the utilization study was designed as an extension to the arm of the proof‐

of‐concept  trial without  suramin. An  additional  77  patients were  enrolled  and  directly  treated 

with melarsoprol.  

Final data analysis was performed on the pooled data set of all patients that were directly treated 

with the 10‐day melarsoprol schedule (i.e. without suramin, n=107). These results were compared 

to historic controls of patients treated during past two years in the same centers. The incidence of 

ES  in  the  trial  population was  11.2%  (CI  5‐17%)  and  13%  (CI  9‐17%)  in  the  historic  data.  The 

respective case fatality rates were 8.4% (CI 3‐13.8%) and 9.3% (CI 6‐12.6%). The historic data did 

not  allow  any  elucidation  of  the  efficacy  of  the  standard  treatment  regimens  since  systematic 

follow‐up of patients was not routine. However, the efficacy of the  10‐day melarsoprol schedule 

was  highly  satisfactory:  all  patients were  free  of  parasites  the  day  after  treatment.  99%  of  the 

patients eligible  for  follow‐up were considered clinically cured 6 months after discharge. The  12 

months  follow up  is  currently ongoing. Based on  the  follow‐up  results of  the proof‐of‐concept 

trial no issues regarding treatment efficacy are expected.  

Our results show that T.b. rhodesiense patients treated with the 10‐day melarsoprol schedule were 

not subject to a higher incidence of serious adverse events (ES or death) than the historic controls 

treated with the national regimens. The hospitalization time was reduced from an average of 29 

days to 13 days (p<0.0001). 

In  a  separate  analysis  we  compared  the  clinical  presentation  of  the  disease  in  Ugandan  and 

Tanzanian patients as a wide spectrum of disease severity has been described for T.b. rhodesiense 

HAT.  

In  an  ancillary  study,  the molecular  characterization  of  the  trypanosomes  confirmed  that  all 

patients were infected with T.b. rhodesiense. The fear of an overlap in the T.b. gambiense and T.b. 

rhodesiense disease distribution areas could not be confirmed in our study area. 

On the basis of our trial experience we were able to write a review on clinical research in resource 

limited  settings. Minimal  standards  for  sponsors and host countries were  suggested  in order  to 

ensure a trial conduct in compliance with international standards. 

Page 12: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Zusammenfassung 

 

 7 

Zusammenfassung 

Die Humane Afrikanische Trypanosomiasis  (HAT)  ist  eine  parasitäre Krankheit, die  sowohl  in 

einer  chronischen  als  auch  akuten  Form  vorkommt.  Die  chronische  Form  wird  durch 

Trypanosoma  brucei  gambiense  verursacht  und  kommt  in  West‐  und  Zentralafrikanischen 

Gebieten  vor.  Trypanosoma  brucei  rhodesiense  verursacht  die  akute  Form  der  Krankheit,  die 

typischerweise in Ost‐ und Südafrika vorkommt.  

Die  Behandlung  von  HAT  erweist  sich  als  sehr  unbefriedigend:  seit  über  50  Jahren  wird 

Melarsoprol  (Arsobal®)  als  einziges  wirksames  Arzneimittel  für  die  Behandlung  beider 

Krankheitsformen  eingesetzt.  Es  ist  bis  heute  das  einzige  erhältliche  Medikament  für  die 

Behandlung  von  T.b.  rhodesiense  Infektionen  die  bereits  zum  zweiten  Krankheitsstadium 

fortgeschritten  sind.  Eine  hohe  Toxizität,  sowie  langwierige  und  komplizierten 

Behandlungsverfahren erschweren jedoch die Therapie. 

Durch die die Einführung  eines  10‐Tage‐Behandlungsschemas  im  Jahr  2003  ist die Melarsoprol 

Therapie in T.b. gambiense betroffenen Gebieten wesentlich verbessert worden. Das neue Schema 

basiert  auf  pharmakologischen  Untersuchungen  und  wurde  im  Rahmen  der  klinischen 

Studienprogramme  IMPAMEL  I  &  II  (1997‐2004)  untersucht  und  erwies  sich  als  nicht 

minderwertiger  im  Vergleich  zu  den  Standardschemata.  Die  signifikante  Herabsetzung  der 

Hospitalisierungsdauer von etwa 25 bis 35 Tage auf 13 Tage kommt den Patienten zugute und der 

wirtschaftlichere Einsatz des Arzneimittels begünstigt das Gesundheitssystem. Als Folge wies die 

World  Health  Organization  (WHO)  der  Durchführung  des  IMPAMEL  III  Programms  in  T.b. 

rhodesiense betroffenen Gebieten eine hohe Priorität zu. 

Die  vorliegende  Doktorarbeit  hatte  zwei  Ziele:  1)  Die  Bestimmung  der  Sicherheit  und 

Wirksamkeit  des  10‐Tage‐Behandlungsschemas  mit  Melarsoprol  bei  Patienten  die  mit  T.b. 

rhodesiense  infiziert  sind; 2) Die Rationalisierung der Vorbehandlung mit Suramin, diese  sollte 

der Reduzierung von schweren Nebenwirkungen der Melarsoprol Therapie dienen,  ist aber zum 

heutigen Zeitpunkt nur teilweise in den nationalen Behandlungsschemata implementiert.  

Das  IMPAMEL  III  Programm  bestand  aus  der  sequentiellen  Durchführung  einer  “Proof  of 

Concept” Studie und einer Anwendungsstudie. Als Vergleich dienten historische Patientendaten. 

Die  Studien  wurden  in  zwei  Behandlungszentren  in  Tansania  und  Uganda  durchgeführt. 

Patienten die eine Einwilligungserklärung unterschrieben, mindestens 6 Jahren alt waren und an 

einer  bestätigten  T.b.  rhodesiense  Infektion  litten,  wurden  zur  Studienteilnahme  zugelassen. 

Schwangere, bewusstlose oder moribunde Patienten wurden von der Studie ausgeschlossen. Der 

Therapieerfolg  wurde  zum  einen  anhand  der  Sicherheit  und  Wirksamkeit  am  Ende  der 

Page 13: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

 

   8

Behandlung erhoben sowie mit einem zusätzlichen Wirksamkeitsnachweis nach drei, sechs und 

zwölf Monaten.  Die  Ethikkomissionen  in  Tansania  (National  Institute  for Medical  Research), 

Uganda (Ministry of Health) sowie die Ethikkomission Beider Basel (Schweiz), genehmigten die 

Durchführung der Studien. 

Die  “Proof  of  Concept”  Studie  umfasste  60  Patienten,  unterteilt  in  zwei  Untergruppen  (2x15 

Patienten  pro  Zentrum)  von  der  nur  eine mit  Suramin  vorbehandelt  wurde.  Suramin,  sowie 

Steroide,  wurden  nach  zentrumspezifischen  Richtlinien  abgegeben.  Das  Auftreten  des 

enzephalopathischen Syndroms (ES) war in Uganda (20%) signifikant höher als in Tansania (3,3%, 

p=0,0444). Zudem  traten  andere Nebenwirkungen  vermehrt bei Patienten auf, welche Suramin 

erhielten  (63,3%)  als  bei  Patienten,  welche  direkt mit Melarsoprol  behandelt  wurden  (23,3%, 

p=0,0018). Basierend auf diesen Ergebnissen wurde die Anwendungsstudie als eine Erweiterung 

der  suramin‐freien  Untergruppe  entworfen.  Zusätzliche  77  Patienten  wurden  in  die  Studie 

eingeschlossen und direkt mit melarsoprol behandelt.  

Die endgültige Datenanalyse umfasste die Datensätze aller Patienten, die direkt mit dem 10‐Tage‐

Behandlungsschema behandelt wurden (n=107). Der Vergleich dieser Ergebnisse mit historischen 

Datensätzen  von  Schlafkrankheitspatienten,  die  während  der  vorhergehenden  zwei  Jahre  in 

denselben Zentren behandelt wurden, ergab  folgendes Bild:  In der Studienpopulation trat ES  in 

11,2% (CI 5‐17%) der Fälle auf und in den historischen Daten wurde ES in 13% (CI 9‐17%) der Fälle 

nachgewiesen. Die entsprechenden Mortalitätsraten in beiden Populationen betrugen 8,4% (CI 3‐

13,8%) beziehungsweise 9,3% (CI 6‐12,6%). Die historischen Daten gestatteten keine Beurteilung 

bezüglich  der  Wirksamkeit  der  Standardbehandlungsschemata,  da  routinemässig  keine 

systematischen  Nachkontrollen  durchgeführt  wurden.  Die  Wirksamkeit  des  10‐Tage‐

Behandlungsschema mit Melarsoprol war äusserst zufriedenstellend: bei allen Patienten waren 24 

Stunden  nach Abschluss  der  Behandlung  keine  Tryoanosomen mehr  nachzuweisen.  99%  aller 

Patienten,  die  entlassen  wurden,  galten  sechs  Monate  später  als  klinisch  geheilt.  Die 

zwölfmonatige Nachbeobachtung dauert zur Zeit dieser Berichterstattung noch an.  Jedoch  sind 

aufgrund des Wirksamkeitsprofils der  “Proof of Concept“ Studie keine Probleme bezüglich der 

Wirksamkeit der Behandlung zu erwarten. 

Im  Vergleich  zu  den  historischen  Daten,  die  den  Verlauf  der  Melarsoprol  Therapie  nach 

nationalen Behandlungsschemata beschreiben,  zeigen die  vorliegenden  Studienergebnisse, dass 

schwerwiegende Nebenwirkungen (wie ES oder Tod) nicht häufiger auftreten, wenn die Patienten 

mit dem  10‐Tage‐Schema behandelt wurden.  Jedoch  führt diese Behandlungsmethode  zu  einer 

Verkürzung des Spitalaufenthalts von durchschnittlich 29 auf 13 Tage (p<0.0001). 

Page 14: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Zusammenfassung 

 

 9 

Da unterschiedliche Krankheitsgrade in Ostafrika beschrieben sind, haben wir in einer separaten 

Analyse die Krankheitsbilder in Uganda und Tansania verglichen. Eine Zusatzstudie basierend auf 

der molekularen  Charakterisierung  der  Trypanosomen  bestätigte,  dass  alle  Patienten mit  T.b. 

rhodesiense  infiziert  waren  und  somit  die  Befürchtung  einer  Überlappung  der 

Distributionsgebiete  von  T.b.  gambiense  und  T.b.  rhodesiense  in  unserem  Studiengebiet  nicht 

bestätigt werden konnte. 

Basierend auf unserer Erfahrung in der Durchführung von klinischen Forschungsprogrammen in 

Gebieten mit  limitierten Resourcen,  schrieben wir einen Bericht, der Mindestanforderungen an 

Sponsoren  und  Studienländer  (sog.  host  countries)  definiert. Dies  soll  gewährleisten,  dass  die 

klinische Forschung auch in diesen Gebieten internationalen Qualitätsnormen entspricht. 

 

Page 15: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

 

   10 

Page 16: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

11 

 

 

 

Chapter 1 

 

General Introduction 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cattle herders, Urambo District, Tanzania 

Page 17: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   12 

Human African Trypanosomiasis (HAT) 

 

Epidemiology 

Sleeping  sickness  is  the  name  used  to  describe  the  human  form  of  African  trypanosomiasis 

(Trypanosoma spp.), a protozoal parasitic disease that affects humans, livestock and many sylvatic 

species in much of sub‐Saharan Africa (1). The disease is concentrated in poor and rural areas and 

the  socio‐economic  impact  is  considered  very  high.  The  affected  population  suffers  from 

economic  losses due  to reduced workforce and  family disruption (2). Furthermore, estimates of 

the  total  losses  due  to  trypanosomiasis  range  from  1.3  to  5  billion  US$  depending  on  the 

methodology used (3).  

If only the incidence is considered, HAT appears to be a minor health problem compared to other 

parasitic  diseases.  But  in  terms  of  disease  burden  expressed  in DALYs  (disability‐adjusted  life 

years), HAT  ranks  third of all parasitic diseases  in  sub‐Saharan Africa,  just behind malaria and 

helminths (4). 

Classically, there are three subspecies of Trypanosoma brucei. Two subspecies (T.b. gambiense and 

T.b. rhodesiense) are human pathogens and transmitted by the saliva of blood‐sucking tsetse flies 

(Glossina spp.). T.b. gambiense and T.b. rhodesiense are stratified according to their geographical 

location but are morphologically indistinguishable (5). Their occurrence is more or less separated 

by  the Great African Rift Valley:  T.b.  gambiense  is  found  in West  and Central Africa  and  T.b. 

rhodesiense in East and South Africa.  

In  contrast  to  the  genetically  heterogeneous  T.b.  rhodesiense  of  East  Africa,  T.b.  gambiense 

exhibits  very  limited  genetic  variability.  For  T.b.  rhodesiense,  the  serum‐resistance‐associated 

(SRA) gene  is ubiquitous and conserved (6, 7) and allows an unequivocal  identification. Hence, 

the  SRA  gene has  gained  central  importance  in  the differentiation  of  the  two parasites, which 

used to be possible only by the analysis of isoenzymes and DNA characteristics. The phylogenetic 

relationships  between  the  T.  brucei  subspecies  suggest  two  groups  of T.b.  gambiense  parasites 

(group  1  and  2)  and  non monophyly  for  T.b.  rhodesiense. Recent  findings  suggest  the  genetic 

variability of T.b. rhodesiense results  from multiple and  independent evolutions  from T.b. brucei 

(8).  

A characteristic feature of the epidemiology of HAT is its highly focal distribution. Today, 36 out 

of 53 African countries are affected with nearly 200 separate foci, and 60 million people are living 

in areas where HAT might be potentially transmitted. 

Page 18: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

13 

Figure 1: Reported foci for HAT (source: WHO 1998). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Also  typical  for  the  epidemiology  of  HAT  are  long  periods  of  endemicity  interspersed  with 

epidemics.  The  potential  for  the  development  of  explosive  epidemics  is  of  high  public  health 

importance  (9).  In  the  past,  large  scale HAT  epidemics were  fatal  for many  thousand  people. 

Between  1900  and  1920,  Uganda  experienced  one  of  the  most  severe  epidemics  of  sleeping 

sickness ever recorded. In the Buganda region along the shores of Lake Victoria and its drainage 

rivers, more than 200,000 people are believed to have died before the decline of the epidemic (10). 

The history  of  sleeping  sickness  is  characterized  by  such waves  of  epidemics,  resurgences  and 

outbreaks. Nevertheless,  the  disease has  been  practically  brought under  control  by  the  end  of 

colonial  times.  Interventions  such  as  continuous  disease  surveillance,  large‐scale  campaigns  of 

active case search, vector control and depopulations of affected areas have proven to be effective 

in reducing the prevalence and incidence of sleeping sickness. In the 1960s there was even a fair 

chance  of  disease  elimination.  However,  after  independence,  the  priorities  shifted  and  the 

surveillance  of  sleeping  sickness  was  neglected:  national  health  authorities  were  not  giving 

attention to sleeping sickness control, and civil and political unrest as well as the lack of adequate 

sources and competing national health priorities resulted in new epidemics, the recrudescence of 

many old  foci and the appearance of new ones (11). The prevalence rate of trypanosomiasis rose 

again from 0.01 % of the population to 1‐2 %. In 1998, the number of prevalent cases per year was 

estimated  at  300’000  (12).  In  addition,  there was  also  a  dramatic  lack  of  awareness  about  the 

disease  situation.  The  neglect  of  HAT  control  and  surveillance  also  lead  to  the  point  where 

Page 19: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   14 

physical structures and human resources were no longer available (13) and it took a long time to 

control  the  recrudescence.  Increased  control  activities  during  the  past  20  years  have  led  to  a 

substantial  reduction  in  the  number  of  new  cases  reported:  in  2004,  17’500  new  cases  were 

reported,  equivalent  to  an  estimated  50’000  –  70’000  existing  cases  because  of  the  significant 

underreporting.  In 2005,  the  International Scientific Council  for Trypanosomiasis Research and 

Control (ISCTRC) recommended that “WHO should launch an elimination program for sleeping 

sickness and adopt strategies towards this goal and advocate all partners who have permanently 

provided support to maintain their efforts and assistance” (14).  

 

Epidemiology of T.b. gambiense HAT versus T.b. rhodesiense HAT 

An accurate reflection of the magnitude of HAT  is hampered; the rural areas are poorly covered 

by national health services; less than 10% of the at‐risk population is under adequate surveillance 

and  there  is  a  significant under  reporting  of new  cases. The  available  epidemiological data  on 

HAT has to be recognized as an estimate of the real situation in the HAT affected areas.  

All sub Saharan countries affected by HAT are categorized by the number of new cases reported 

per year. Table 1 and table 2 summarize the data from the latest available epidemiological update 

(WHO 2006) (14).  

 

 

 

Table 2: Number of new cases reported per year in T.b. rhodesiense affected countries (WHO 2006) 

50‐1500 cases  Malawi, Uganda, Tanzania 

Sporadically fewer than 50 cases  Kenya, Mozambique, Rwanda, Zambia, Zimbabwe 

Zero cases  Botswana, Burundi, Ethiopia, Namibia, Swaziland 

 

Table 1: Number of new cases reported per year in T.b. gambiense affected countries (WHO 2006) 

More that 1500 cases  Democratic Republic of Congo, Angola, Sudan 

50‐1500 cases  Central African Republic, Chad, Congo, Côte d’ Ivoire, Guinea, Uganda 

Fewer than 50 cases  Burkina Faso, Cameroon, Gabon, Equatorial Guinea, Nigeria 

Zero cases (with surveillance activities)  Benin, Ghana, Mali, Togo 

Zero cases (no surveillance)  Gambia, Guinea Bissau, Liberia, Niger, Senegal, Sierra Leone 

 

Page 20: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

15 

Over 90% of the reported HAT cases are due to T.b. gambiense (15). Currently most of those cases 

originate from the Democratic Republic of Congo (DRC). In 2004, 97% of all reported cases were 

T.b.  gambiense  infections  and  only  3%  were  T.b.  rhodesiense  infections  (14).  But  the  overall 

decrease  of  reported  HAT  infections  in  the  past  20  years  has  not  been  significant  for  T.b. 

rhodesiense, indicating that the focus on the human reservoir alone is insufficient (14) for effective 

disease control. T.b.  rhodesiense  is clearly  the more neglected  form of HAT. Disease awareness 

and surveillance is very poor and limited to passive case detection in few health centres that have 

the  capacity  to  diagnose HAT. Not  only  the  under  reporting  of  new  cases  but  also  the  under 

detection of death  related  to HAT  is believed  to be very high. A deterministic model has been 

developed to estimate the proportion of undetected T.b. rhodesiense cases in a given population 

on the basis of knowledge of the early to late disease stage ratio (16). The data used for the design 

of  the  under‐detection  model  were  obtained  from  an  area  in  Uganda  with  a  relatively  low 

expected  probability  of  under‐detection  (17),  as  it  had  better  health  service  and  better 

infrastructural  components  compared with  other  sleeping  sickness  areas  in Africa.  The model 

estimated  that with passive  case detection, 20% of  the  first  stage and 42% of  the  second  stage 

infections were reported and that for every reported death, 12 deaths went undetected. The model 

was also applied for estimating the undiagnosed deaths that may have sought health care during a 

HAT  resurgence  (2000–2002)  in  this  same  area  and  estimated  that  approximately  85%  of  the 

patients who died undiagnosed, entered  the health system at some stage, and  that one‐third of 

those, died undiagnosed. It would thus be expected that less‐developed areas would have an even 

more  alarming  rate of under detection,  and hence mortality. These  estimates of deaths due  to 

HAT  emphasize  the  magnitude  of  the  burden  of  the  disease,  especially  where  it  occurs  in 

epidemics in areas with poor surveillance (18).  

 

Page 21: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   16 

Figure 2: Distribution of HAT in sub Saharan Africa, by endemicity levels of the countries affected (© Map: 

Source: WHO 2004). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The location of disease transmission and the transmission cycle differ for the two forms of HAT: 

gambiense‐carrying  tsetse  live near water  in  predominantly  riverine  vegetation  associated with 

drainage lines, rivers and more permanent bodies of water such as lakes (19). These flies feed on 

aquatic reptiles and with a possible exception of domestic pig; man is the only mammalian host 

for  T.b.  gambiense.  The  cycle  of  transmission  essentially  involves man  and  tsetse  (20).  Since 

Gambian HAT  causes  a  chronic  infection over  a  long period, people  can  function normally  for 

months while  carrying  the disease.  If  an  infected  person  regularly  access  tsetse  infested water 

sources, over  time,  this person  can  infect  a  large number of  flies who might  then  infect other 

people (21). 

The rhodesiense‐carrying tsetse are savannah species, “game flies”, ranging further from water and 

feeding  on wild  and  domestic  animals. T.b.  rhodesiense  is  a  zoonotic  disease  and  humans  are 

accidentals host in the transmission cycle, and rapidly killed. Because of the quick development of 

the disease, infected people are soon incapacitated and resting at home. For T.b. rhodesiense HAT, 

animals  are  the  primary  reservoir  for  the  disease  and  transmission  is  usually  from  animals  to 

people  (21). Men  risk  infection  with  T.b.  rhodesiense  through  physical  proximity  to  infected 

������������� ��������������������������������������� ��������������� ����!!���������"�""�#���$������ �����������%�����

&����������"�������!"�"��'����������"��������"��"��������"�!�����������!��(����)��""�����*���(��������'���"�+��������������*���������� �����������%����������������������"����"��*���(������(,��������(,���(�����������*���"����������",������������������!���������*���"�*������"������������"-�����������"����!��"����"��������)�!������������"�*���'��������!�(�����(����*�������!��- .�� �����/-�0��������"��"�+�

���������������������� ������������������������ ��������������������������������������������������

� /�� 1�� 2��� 3���!��"

������������

������ �����

&�(����"�!��"�"4����"50����"56��!� ������!�6���!�

Page 22: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

17 

livestock,  farming and building on  tsetse country or when passing  through  it as a  traveller or a 

hunter.  

 

Situation in Tanzania 

Rhodesiense sleeping sickness, which was  first  reported  in  the  1920s and  1930s, was endemic  in 

eight regions of Tanzania: Arusha, Kigoma, Lindi, Mbeya, Kagera, Rukwa, Ruvuma and Tabora. In 

1929 a  total of 2’129 cases were  recorded  in Kahama district.  In  1939,  10 years after  the original 

outbreak,  recrudescence  occurred  in  the  districts  of  Tabora  and  Kahama.  This  outbreak  was 

brought  under  control  by  re‐establishing  the  policy  of  preventing  families  from  settling 

themselves up  in  small villages  scattered  in  the bush and by  intensifying  the  campaign  for  the 

diagnosis and treatment of cases.  

The  currently  active  foci  of  HAT  are  located  in  the  poorest  parts  of  the  country.  And 

approximately 4  to 5 million people are at  risk of  infection, only  1% of  these are under  regular 

surveillance. In the past 30 years, the number of new cases reported has risen above 500 per year 

(22) which is certainly an under estimate. Transmission takes place in the three regions of Kigoma 

(Kibondo  and  Kasulu  districts),  Tabora  (Urambo  districts)  and  Rukwa  (Mpanda  and  Nkansi 

districts). In those regions the health centres are sparse, some not accessible throughout the year 

and many  lack  trained  personnel,  equipment  and  preparedness  for  sleeping  sickness  patient 

management  and  diagnosis.  Sporadically,  cases  are  also  observed  in  Serengeti  National  Park. 

Especially the reports of tourists who got infected with T.b. rhodesiense during visits in Tanzanian 

national  parks  (23)  have  drawn  more  attention  to  HAT  and  activated  discussions  about 

interventions for disease control and surveillance  (24).  

As a consequence of the Great Lakes Crisis in the beginning of 1994, the International Federation 

of Red Cross and Red Crescent Societies (IFRC) have established refugee camps in the regions of 

Kasulu and Kigoma (1997). The Kigoma District received a massive  influx of Congolese refugees 

which  are  potentially  infected  with  T.b.  gambiense.  With  the  ongoing  civil  movement,  T.b. 

gambiense could potentially be  introduced  in this region. The risk of such an overlap should be 

carefully monitored.  

 

Page 23: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   18 

Figure 3: HAT endemic regions in Tanzania (source: NIMR Tabora, 2005). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Research and control of HAT in Tanzania are under the National Institute for Medical Research 

(NIMR),  Tabora  Centre.  The  Tabora  Research  Centre  is  mandated  to  carry  out,  coordinate, 

promote  and  document  research  and  control  of  HAT  in  Tanzania.  It  is  also  mandated  to 

formulate priorities  for HAT  research  and  control  as well  as  to monitor  all  aspects of  sleeping 

sickness in the country. 

 

Situation in Uganda 

Uganda  is  the only country affected by both  forms of  the disease; T.b. gambiense  in  the North‐

West and T.b.  rhodesiense  in  the South‐East of  the country. Three major epidemics of  sleeping 

sickness were  recorded  in  south‐east Uganda  since  the  1890s  (25). During  the  1970s  and  1980s 

Uganda experienced extensive  internal displacement of  the  rural population,  illegal human and 

cattle movements, growth of  favourable  tsetse habitats on cotton and coffee plantations, and a 

collapse of sleeping sickness prevention and control methods. These events likely contributed to 

increased human  vector  contact  and  sleeping  sickness  transmission.  In  1976  a T.b.  rhodesiense 

outbreak was detected  in  the western  Iganga district which was  the beginning of  an  extensive 

epidemic  that  spread  throughout  south‐eastern Uganda  (26). The  peak was  between  1980  and 

1988, with more  than 4’000 new cases alone  in  1986  (27).  In  1998,  first  reports of  local sleeping 

sickness transmission were recorded  in the Soroti district, a previously disease free area. During 

four years prior  to  this outbreak,  the cattle population  in  the district had grown by 660% as a 

Page 24: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

19 

consequence  of  the  country  wide  cattle  restocking  projects,  which  were  part  of  the  national 

poverty  eradication  action  plan  (PEAP).  The  cattle  restocking  activities  were  linked  to  the 

introduction  of  the  parasite:  50%  of  the  traded  cattle  had  originated  from  endemic  sleeping 

sickness areas (28). The disease has since spread to the adjacent districts of Kaberamaido, Kumi 

and Lira which are more remote areas and were not equipped to handle the situation. These areas 

had  also  extensively  suffered  from  civil  unrest  due  to  the  presence  of  rebels  from  the  Lord 

Resistance Army (LRA).  

Due to the growing closeness of the two disease foci (see figure 4) and continuous movement of 

the livestock reservoir, a potential overlap of the two yet distinct diseases areas has become very 

likely and must be monitored carefully (29). 

 

Figure 4: Sequential maps of HAT affected areas, Uganda (source: Picozzi et al., 2005). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In the 1990, Uganda has established the Control Council for Trypanosomiasis under the Ministry 

of  Agriculture.  It  is  responsible  for  all  activities  in  animal  and  human  Trypanosomiasis.  The 

executive body  is  the Coordinating Office  for Control of Trypanosomiasis  in Uganda  / COCTU 

which coordinates all research and control activity in the country. 

 

 

 

Page 25: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   20 

Implications of the potential overlap of disease distribution areas 

Any convergence of the currently geographically distinct distributions of T.b. rhodesiense and T.b. 

gambiense HAT will have important implications for patient care and national control policy (30). 

The  treatment  of  sleeping  sickness  differs  in  the  two  forms  of  the  disease  and  the  infective 

subspecies  directs  the  choice  of  drugs.  So  far,  the  identification  of  the  infective  strain  is  not 

possible under  field conditions, only modern  laboratories are able  to perform  the required PCR 

analysis. Proper diagnosis and treatment of the patients will impose a major public health issue to 

the countries at risk of an overlap in disease distribution areas. A close monitoring of the situation 

is crucial; relevant strategies to prevent the further spread of the disease and the likely overlap of 

the two disease zones should be urgently implemented.  

Recent  findings  demonstrate  that  the  disjunct  distribution  of  the  Trypanosoma  parasite  in 

Uganda can not be explained by a genetic heterogeneity of the vectors that theoretically could be 

responsible  for  an  incompatibility  between  vector  populations  and  parasite  (31).  Further,  the 

genetic  recombination  of  different  parasite  strains was  successful under  laboratory  conditions: 

two  clones  of  Trypansoma  brucei  were  successfully  crossed  indicating  that  the  genetic 

recombination between  trypanosome populations  transmitted within  the  same  epidemic might 

occur also under natural conditions (32). 

 

Clinical presentation 

 

The clinical presentation of T.b. gambiense and T.b. rhodesiense HAT is remarkably different. The 

highly virulent T.b. rhodesiense causes a precipitated evolution of the disease and presents as an 

acute illness that is fatal within weeks or months if left untreated (33). T.b. gambiense is a chronic 

disease with elusive and mild symptoms for months, and insidious evolution towards the nervous 

stage  (34).  A  wide  spectrum  of  disease  severity  has  been  described  for  T.b.  rhodesiense HAT 

ranging from a chronic disease pattern in southern countries of East Africa with existing reports 

of  asymptomatic  carriers  (35)  to  an  increase  in  virulence  towards  the north  (36). Even  though 

those differences were already described more than 60 years ago (37) there is a lack of data about 

those differences. 

The onset and the first stage of both forms of the disease are similar: a sign of infection may be 

the development of a lesion at the site of the infective bite. Parasites proliferate and, occasionally, 

lead to a nodule or ulcer called a trypanosomal chancre. This trypanosomal chancre is commonly 

seen  in  white  but  rarely  in  black  populations  (20).  Clinical  symptoms  commence  by  an 

Page 26: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

21 

uncharacteristic  general  malaise.  Fever,  headache,  joint  pains,  transient  oedema,  pruritus, 

splenomegaly and lymphadenopathy may accompany the so‐called first or haemolymphatic stage 

of HAT. Typical  for T.b. gambiense HAT  is  the so called Winterbottom sign; enlarged, painless, 

rubbery cervical lymph nodes in the posterior cervical triangle. Typical for T.b. rhodesiense HAT 

are signs of myocardial  involvement. In general  it  is very difficult to distinguish such symptoms 

from other tropical fevers, such as malaria, bacterial meningitis or enteric fever. 

With  the  parasite’s  penetration  into  the  central  nervous  system  patients  enter  the  second  or 

meningo‐encephalitic stage which ends  fatal  if  left untreated. In the second stage of the disease 

neuropsychiatric  signs  and  symptoms  occur:  severe  endocrinological  and mental  disturbances, 

such as impotence, infertility, amenorrhea, delirium, mania, paranoia, schizoid attacks, aggressive 

behaviour and severe motor problems are the main signs. Compared to the T.b. gambiense,  less 

demarcation  between  first  and  second  stage  illness  is  observed  in  T.b.  rhodesiense.  The  CNS 

involvement in T.b. rhodesiense infections can be clinically limited to drowsiness and tremor (38).  

In T.b. gambiense  infections,  the  interval between  the start of  the  infection and  the start of  the 

second stage is in the order of months or years (38) Recently, the mean time to reach the second 

stage has been estimated at over one year and the mean time to death at almost 3 years (39). The 

study of the duration of symptoms in T.b. rhodesiense showed that the disease progressed to the 

stage of central nervous system involvement between three weeks to two months of infection and 

that most (> 80%) deaths occurred within six months of illness (17), often due to cardiac failure or 

secondary infections. 

Recently, the neuropathogenesis of second stage HAT has been reviewed. Clinical features can be 

grouped  into  categories  such  as  psychiatric, motor,  sensory  and  sleep  abnormalities  (33).  The 

more  advanced  the  disease  the more  deregulations  of  the  24‐h  distribution  of  the  sleep‐wake 

pattern can be observed. An alteration of the sleep structure, with frequent sleep onset rapid eye 

movement  (REM)  periods  (SOREMPs)  is  seen  in  stage  II  patients  (40).  The  fragmented  sleep 

patterns are perceived as daytime somnolence and nocturnal insomnia. The name of the disease is 

resulting from this observation ‐ formerly also known as the Negro lethargy. 

Until  today,  the  underlying mechanisms  of CNS  invasion  are  not  known  in  detail.  Frequently 

observed is meningoencephalitis. The meninges are infiltrated with lymphocytes, plasma cells and 

occasional morular (Mott) cells. The inflammatory cell infiltrate extends along the Virchow‐Robin 

spaces into the substance of the brain producing the characteristic picture of perivascular cuffing 

(41). An immune response is certainly involved in the process; increased levels of antibodies can 

be detected and thus supports the inflammatory process. Further, the number of white blood cells 

(WBC) as well as the protein content is elevated in the cerebrospinal fluid (CSF).  

Page 27: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   22 

Even though many hypotheses are debated, there is no detailed description of the process of CNS 

invasion and its direct consequences. 

The ability of T. brucei ssp. to survive  free  in blood  is due to  its remarkable degree of antigenic 

variation. The  surface coat of densely packed glycoproteins differentiated already when  specific 

antibodies follow up. Thus leads to misdirection of the immune response and gradual exhaustion 

of the patient’s immune system.  

 

Control measures 

 

African and colonial control measures 

Traditionally,  trypanosomiasis was  controlled  through  bush  clearing,  game  control,  settlement 

patterns and careful movement of livestock and protective ointments for animals. Pastoralists in 

East Africa had  sophisticated understanding of  tsetse  environments; herders  in western Narok, 

Kenya, when expanding into fly‐infested bush, first grazed goats in an area to prepare the way for 

the final reoccupation by cattle (21).  

Colonial powers were very concerned by epidemics of the human disease and the chronic loss of 

livestock impeding both transport and agriculture (42). The first sleeping sickness mission by the 

French government to French Equatorial Africa in 1906, was sent because “the economic future of 

the Congo is tied to the question of human trypanosomiasis” (Congo Service de santé militaire by 

Martin, Leboeuf, Roubaud, 1906‐08). 

Colonial  powers  implemented  a  combination  of  targeting  trypanosomes,  tsetse  and  people 

through biological and medical control. Major programs for tsetse control were focused on bush‐

clearing (to eliminate tsetse resting sites), wild game culling (to reduce the parasite reservoirs and 

host  availability  for  tsetse),  and  insecticide  spraying  of  tsetse  resting  sites.  Large‐scale 

depopulations of  tsetse  infested  areas were  common only  in East Africa. Medical  interventions 

emphasized  on  the  elimination  of  trypanosomes  in  people  through medical  examinations,  the 

isolation  of  patients  and  drug  treatment.  Colonial  doctors  carried  out  patient  observation, 

examinations, segregations and drug testing in sleeping sickness camps, clinics and hospitals. The 

medical control required mobile teams  feeling  lymph nodes, testing blood and sending  infected 

patients  to  quarantined medical  facilities.  A  further  attempt  in  effective  disease  control  was 

prophylactic treatment with pentamidine based on 6‐monthyl injections (43). 

 

Page 28: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

23 

The successes of the sum of those control measures were reflected in decreasing numbers of 

patients and disease elimination was almost achieved in the 1960ies. The rarity of HAT cases, and 

a decline in awareness of how the disease could return, led to a lack of interest in disease 

surveillance. Over time the disease slowly returned, and some thirty years later, flare‐ups were 

observed throughout past endemic areas  (figure 5) (44). 

Figure 5: New  cases of  sleeping  sickness  reported  for  all Africa between  1927  and  1997  (source: Simarro, 

2008). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Current control measures 

Over the past 20 years new and more sophisticated tools  for trypanosomiasis control have been 

developed compared to the tools available when sleeping sickness was almost eliminated. These 

advantages contrast with the present epidemiological situation in which the disease is increasing 

because of a number of socio economic and political factors (15).  

HAT control relies on two principles: reduction of the human‐fly contact through vector control 

and  the  reduction  of  the  parasite  reservoir  through  case  detection  and  treatment.  For  T.b. 

rhodesiense affected areas, the control of trypanosome infections in the animal reservoir is crucial: 

in endemic areas, the incidence of T.b. rhodesiense in cattle is up to 20% (45) and the dynamics of 

transmission during the 1988 to 1990 epidemic in Tororo, Uganda showed that tsetse were 5 times 

more  likely  to pick up human  infective parasites  from cattle  than  from humans  (46). The mass 

treatment of  cattle has been advocated as an effective  strategy  for  control of  the  spread of  the 

Page 29: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   24 

disease (28) but this approach can be hindered by the emergence of cross resistant trypanosomes 

between  the drugs  in use  to  treat humans and animals  (47). An example of current  risks  is  the 

extensive  human  and  livestock  trafficking  between  Uganda  and  southern  Sudan  that  could 

possibly lead to the introduction of T.b. rhodesiense in southern Sudan. 

 

Tsetse control 

Today,  vector  control  strategies  exist  of  series  of  control  projects  following  administratively‐

defined boundaries  rather  than covering biologically‐relevant areas  (48). The destruction of  the 

vector  is  possible  through  insecticide  ground  spraying  and  insecticide‐impregnated  traps  and 

screens. Because of the colour and the shape of the traps, the tsetse is attracted and hold captive. 

Early traps have been barely effective but improved biconical, monoconical and pyramidal traps, 

also  combined  with  olfactory  baits,  have  improved  trap  efficacy.  Further  the  development  of 

simple screens, impregnated with insecticides, that kill tsetse flies that come in contact with them 

allowed a more wide spread use. Traps and screens have replaced  insecticide spraying; they are 

effective, environmentally friendly and also suitable for use by the communities themselves. The 

number  of  traps  and/or  screens  required  for  a  particular  location  depends  on  the  type  of 

vegetation  and  the  frequency  and  intensity  of  human‐fly  contact  (15).  Such  vector  control 

programs are technically successful whilst in operation but unsustainable once the formal project 

reached its endpoint.  

Rather different was  the  tsetse  eradication project on  the  island of Zanzibar  sponsored by  the 

International Atomic Energy Agency (IAEA). Although designed as a test‐bed for tsetse control by 

large‐scale  release  of  laboratory‐reared  radiation‐  sterilized male  tsetse  (SIT)  –  and  so proving 

rather costly – the project succeeded in complete elimination of tsetse (Glossina austeni) from the 

island (49) raising the question of whether or not similar tsetse elimination might be possible on 

mainland Africa.  

The  idea  of  a  Pan‐African  initiative  against  tsetse  and  trypanosomiasis  was  discussed  and 

recommended at the 25th ISCTRC (International Scientific Council for Trypanosomiasis Research 

and Control)  in Mombasa, Kenya,  in October,  1999. The recommendation was presented  to  the 

36th summit of the African Union (AU) in Lomé, July 2000. The Heads of State and Government 

passed a resolution recognizing  the seriousness of  the  tsetse and  trypanosomiasis problem, and 

calling on member states "to act collectively… to render Africa tsetse‐free within the shortest time 

possible".  With  this  mandate,  the  AU  set  up  the  Pan  African  Tsetse  and  Trypanosomiasis 

Eradication Campaign (PATTEC), which is now an integral part of the AU Commission for Rural 

Development. PATTEC was  formally  launched  at  the  26th  ISCTRC meeting  in Ouagadougou  in 

Page 30: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

25 

October  2001. Within  PATTEC;  the  responsibilities  are  segmented  in  human  health  (WHO), 

animal health (FAO) and vector control (IAEA).  

Case detection 

Case detection has been the corner stone of Gambian trypanosomiasis control since the beginning 

of the 20th century (15). Today, case finding surveys are only carried out in T.b. gambiense areas. 

Infected cases may remain asymptomatic for many months and specialized case finding teams are 

set  up  to  detect  patients  while  they  are  still  healthy.  To  reach  remote  villages,  achieve  high 

community participation  and  examine  large numbers of people  is  logistically difficult,  requires 

skilled man power and is very expensive.  

In east Africa, there  is not active case detection. The  limited number of patients and the  lack of 

adequate screening tests make active case search highly cost ineffective. 

Once patients are identified, definitive diagnosis is required and these patients need to be treated.   

 

Diagnosis 

 

The  clinical  profile  of HAT  is  too  diffuse  to  allow  for  a  direct  differential  diagnosis. Accurate 

diagnosis  is  dependent  on  specific  and  sensitive  methods  which  are  still  lacking  today  and 

therefore,  only  the  proof  of  the  parasites  presence  in  blood,  lymph  nodes  and/or  in  the 

cerebrospinal fluid can confirm the infection with trypanosomes.  

T.b. gambiense HAT can be serologically diagnosed using the CATT test (Card Agglutination Test) 

(50) followed by microscopic confirmation of the parasite in blood and/or lymph. The CATT test 

detects specific trypanosomal antigens but the test lacks necessary sensitivity and specificity for a 

proof of the disease and is therefore only used for screening. The CATT is very useful for the mass 

screening of populations  for T.b.  gambiense  area, but  is not  applicable  in  the detection of T.b. 

rhodesiense  (51).  The  diagnosis  of  T.b.  rhodesiense  has  to  entirely  rely  on  microscopy.  The 

sensitivity of  this method depends on the  level of parasitaemia and the technicians’ experience. 

An  exception  is  the  successful  use  of  the  CATT  test  in Malawi.  This  indicates  closer  genetic 

similarities between local T.b. rhodesiense stains in Malawi with T.b. gambiense.  

The  standard  technique  to  find  trypanosomes  is  to do  thick blood  smears. Staining  is  required 

and  it  is  important  to  do  it  repetitively. Each  blood  smear  has  to  be  examined  for  at  least  10 

minutes.  A  frequently  used  concentration  method  is  the  microhaematocrit  centrifugation 

technique  (m‐HCT)  (52).  After  high  speed  centrifugation  (haematocrit  centrifugation)  the 

trypanosomes concentrate on the “buffy coat”, the layer of white blood cells, between the serum 

Page 31: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   26 

and  erythrocytes.  Microscopic  examination  at  low  magnification  is  done  to  see  mobile 

trypanosomes. Moving microfilaria can obscure the smaller trypanosomes. This method is widely 

used in the field and also known as the Woo‐test. In the case of high suspicion without being able 

to detect the trypanosome, the mini anion exchange centrifugation technique (mAECT) can be an 

alternative  (53). By  anion  chromatography  the  trypanosomes get  separated  from  venous blood. 

mAECT  asks  for  tedious  manipulation  but  has  proved  to  be  more  sensitive  than  other 

parasitological methods of diagnosis. As a  laboratory method  it  is only  in use  in centres with a 

high technical standard. A kit has been developed for field use (12) but due to high costs it never 

became an analytical standard.  

Iit  is estimated that 20 to 30% of patients are missed by the standard parasitological techniques 

(54). 

A  new  technique  in  use  for  the  detection  of  T.b.  rhodesiense  is  the  sensitive  and  selective 

polymerase  chain  reaction  (PCR) method  that  amplifies  the  SRA  (serum  resistance  associated) 

gene.  This  gene  is  found  in  T.b.  rhodesiense  strains  only  and  it  directly  correlates  to  human 

infectivity (55). The SRA gene is a low‐copy gene and therefore PCR is inadequate to amplify this 

target reliably  in clinical samples without resources to parasite multiplication  in mice. Recently, 

the loop‐mediated isothermal amplification (LAMP) of DNA has been developed. The LAMP test 

is carried out under isothermal conditions of 60–65∘C and produces a large amount of DNA (56). 

LAMP was successfully used to detect T.b. rhodesiense with a sensitivity of one trypanosome/ml 

blood and  the  results can be  read by visual observation of  colour  change. The amplification of 

DNA  is possible by the use of a water bath only which makes the use of LAMP an efficient and 

robust test in the field. The availability of this test would finally allow that molecular diagnosis for 

case  detection  and  confirmation  of  cure  can  become  feasible  in  regions  endemic  for  T.b. 

rhodesiense HAT. Currently, the validation process of the test is ongoing and the Foundation for 

Innovative New Diagnostics (FIND) is planning the production of a diagnostic kit that is suitable 

for the use in the field. 

 

Once the presence of trypanosomes in blood and/or lymph is confirmed, a lumbar puncture has 

to  follow  for  stage  determination.  Correct  stage  determination  is  crucial  as  second  stage 

treatment  is  risky  and  the  patients  can  suffer  from  serious  adverse  drug  reactions.  Either  the 

presence  of  trypanosomes  and/or  an  increase  of  the  leukocyte  count  (≥  5  cells/mm3)  in  the 

cerebrospinal  fluid  indicate  the  second  stage.  Increased  IgM  values  in  CSF were  found  to  be 

another marker for stage determination (57). Earlier, protein content in the CSF above 25 mg per 

Page 32: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

27 

100 ml (method of Siccard & Cantaloube) also indicted the second stage of the disease. With time 

it was shown that the involvement of the CNS should be based on the WBC count only (58) as it is 

more reliable than the protein determination (12).  

Better tools for stage determination are urgently needed. The invasiveness of the lumbar puncture 

is  risky, even more under  field conditions and exposes patients  to other  risks, such as bacterial 

infections, epidural bleeding or trauma to the spinal chord. Also, the LP  is not well accepted by 

the  local  population who  often  see  it  as  a  threat  and  associate  other  risks  like  infertility  and 

disease transmission with it (59, 60).  

Part  of  the  Foundation  for  Innovative  New  Diagnostics  (FIND)  portfolio  is  to  develop  new 

diagnostic tools for first and second stage HAT. FIND has contracted WHO for the establishment 

of a HAT specimen bank. Throughout sub Saharan Africa specimens of saliva, urine, plasma and 

CSF are collected and shipped to the Institute Pasteur, Paris, France where the specimen bank is 

physically located. Research groups can access those samples after an approval of request by the 

joint  committee  of  FIND/WHO  and  use  those  samples  for  the  development  of  sensitive  and 

specific diagnostic tools.  

 

Treatment 

 

Treatment of HAT is very unsatisfactory; there is no existing vaccination and only a few effective 

drugs are available. Whereas new drugs for single‐dose oral treatment of many parasitic diseases 

are obtainable, treatment of sleeping sickness mainly relies on drugs developed before 1950 which 

are administered parenterally in repeated doses. These drugs cause many adverse drug reactions, 

some  of which  can  be  even  fatal. New  and  safe  drugs  for  the  treatment  of HAT  are  urgently 

needed. At a certain point pharmaceutical companies producing anti‐trypanosomal drugs decided 

on the cessation of the production. Only through substantial efforts by WHO and the médecins 

sans frontièrs (MSF) campaign to essential medicines group, contracts could be signed with and 

Aventis  (2001)  Bayer  (2002).  Today,  both  companies  supply  the  drugs  free  of  charge,  in  the 

quantities requested by the WHO.  

 

 

 

 

Page 33: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   28 

First stage treatment 

For  first  stage  treatment,  two  drugs  are  in  use:  pentamidine,  an  aromatic  diamidine,  for  T.b. 

gambiense infections and suramin, polysulphonated naphtylurea, for T.b. rhodesiense infections.  

Pentamidine (Pentacarinat®) has a long history of clinical use. Since the beginning of the 1940’s it 

has  been  used  to  treat  African  Trypanosomiasis  and  Leishmaniasis.  The  development  of 

pentamidine stems from the research on synthalin, a potent hypoglycaemic agent that exhibited 

significant  trypanocidal  activity.  Pentamidine  is  administered  as  an  intramuscular  injection  of 

4mg  of  pentamidine  isethionate  per  kg  bodyweight  once  daily  for  7–10  days.  Main  adverse 

reactions  include hypotension,  renal  and hepatic  toxicity,  pancreatitis  and  cardiac  dysfunction 

(61).  The  mode  of  action  is  not  fully  understood.  In‐vitro  studies  indicate  that  pentamidine 

interferes with nuclear metabolism causing inhibition of DNA, RNA, phospholipids and proteins 

synthesis.  Pentamidine  has  been  widely  employed  for  chemoprophylaxis,  for  instance  in  the 

former Belgian Congo  (62). Applied as an  intramuscular  injection of 4mg/kg  it was assumed  to 

protect against Trypanosoma infection for several months. This practice was abandonment since 

the dose  is sub‐curative and may mask an underlying  infection. Moreover,  the prophylactic use 

has provoked resistance in several areas. Still, it is effective to treat first stage trypanosomiasis and 

is used even though it is toxic and inactive when given orally. 

Suramin (Bayer 205, Germanin, Antipyrol, Belganyl, Fourneau 309, Moranyl, naphuride, naginin, 

naganol), was developed in Germany in 1916. Its development was based on the observation that 

the dyestuffs  trypan red,  trypan blue, and afridol violet cured  trypanosomiasis  in mice.  In  1920, 

suramin was introduced into clinical use for treatment of African river blindness and early stage 

human African trypanosomiasis. It is administered intravenously as suramin sodium at a dosage 

of 20mg/kg every 5 or 7 days to a maximum of 5 doses. It is normal clinical practice to start with a 

small dose  to assess  the patient’s  tolerance of  the drug. Therefore, a  test dose of 5mg per kg of 

bodyweight is given on the first day, followed by 20mg per kg of body weight (up to am maximum 

of 1g) on days 3, 10, 17, 27, and 31 (12). The once a week administration schedule is sufficient, since 

suramin’s plasma half  life is reported to be 41‐78 days (63) or  in onchocerciasis patients even 92 

days  (64). Suramin  is a  symmetrical, polysulphonated polyaromatic urea, highly charged at  the 

physiological pH and does not cross the BBB. After intravenous administration it circulates in the 

blood in tight association with serum albumin and low density lipoproteins. Suramin accumulates 

only slowly in trypanosomes and uptake occurs probably by receptor mediated endocytosis bound 

to  the  low‐density  lipoprotein.  The  different  drug‐uptake  dynamics  of  host  and  parasite  are 

believed  to  form  the basis of  the dissimilar  toxicity profiles.  Suramin  is deposited  in  the  renal 

tubes and  should not be administered  to patients with  renal disease. Urine  should be  checked 

Page 34: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

29 

before and during  treatment  for proteinuria. The major adverse drug  reactions are proteinuria, 

reversible  liver  damage,  and  nephrotoxicity with  renal  impairment.  But  also  fever,  joint  pain, 

pruritus,  exfoliative  dermatitis,  haemolytic  anaemia,  agranulocytosis,  jaundice,  hepatitis  and 

diarrhea have been observed. 

Since  1920  suramin  has  been  tested  against  various  other  indications  such  as  cancer, 

cardiovascular diseases, autoimmune hepatitis, incontinence and heartburn. However, treatment 

with suramin is not satisfactory and wouldn’t pass today’s standards for drug safety (65).  

However, patients often get diagnosed  in  the  second  stage of  the disease. Neither  suramin nor 

pentamidine  cross  the  blood  brain  barrier  (BBB)  sufficiently  to  yield  anti‐trypanocidal 

concentrations  in  the  CNS.  Therefore  it  disqualifies  those  drugs  from  treating  second  stage 

patients. 

 

Second stage treatment 

Due to the lack of drugs able to pass the BBB the second stage of the disease is more difficult to 

treat. Only melarsoprol and eflornithine are able  to  sufficiently pass  the BBB  to  reach  required 

drug levels in the CNS.  

Melarsoprol (MelB, melarsen oxide‐BAL, Arsobal®), an organic, trivalent arsenical, was introduced 

by Friedheim in 1949. It was the greatest advance in chemotherapy of HAT since suramin and the 

pentavalent arsenical tryparsamide, both introduced in the 1920ies. At the time, tryparsamide was 

the only effective drug once the central nervous system has become affected and this only in the 

Gambian disease. The Rhodesian infection were totally uncurable; a person infected in East Africa 

and  ill  for  more  than  about  one  month  was  almost  certainly  doomed  (20).  Melarsoprol, 

respectively its active metabolite melarsen oxide, is effective against both, T.b. gambiense and T.b. 

rhodesiense  infections. However,  its high  toxicity and  frequent adverse drug  reactions  limit  the 

use to second stage therapy. 

Eflornithine  (α‐Difluoromethyl ornithine  / DFMO, Ornidyl®) was  first developed as a  cytostatic 

drug and was registered for the use against HAT in 1990 (USA) and 1991 (France), (66). It is active 

in T.b. gambiense  infections but  for biochemical reasons  it has only very  limited activity  in T.b. 

rhodesiense (67). The widespread use of eflornithine is hampered by the complicated application 

(four  daily  infusions  for  two  weeks)  and  the  high  production  costs  of  the  drug.  However, 

eflornithine  is  better  tolerated  and when  administered  properly,  has  proven  to  be  safer  than 

melarsoprol (68). Eflornithine is currently the first line treatment for second stage T.b. gambiense 

HAT.  

Page 35: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   30 

Nifurtimox, a 5‐nitrofuran,  is not registered against HAT.  It was developed  for the treatment of 

Trypanosoma cruzi, the causative agent of Chagas' disease. It is a cheap, orally administered drug 

but  not  yet  fully  validated  and  not  registered  for  use  in  human African  trypanosomiasis  (69). 

However,  it has been  in use on a compassionate basis  in combination with eflornithine to treat 

T.b.  gambiense  cases  refractory  to  melarsoprol.  Currently,  the  nifurtimox‐eflornithine 

combination therapy (NECT)  is under clinical development  in T.b. gambiense areas. Preliminary 

results indicate its potential as new, first line treatment for T.b. gambiense HAT.  

 

Figure 6: chemical structure of melarsoprol. 

 

 

 

 

 

 

The use of melarsoprol  is hampered by  its high  toxicity  and  complicated dosing  schemes. The 

treatment  regimens  of melarsoprol  used  to  be  empirically  determined  and  vary  considerably 

between  countries  and  treatment  centres  and  embody  a  real  omnium‐gatherum  throughout 

Africa. Common schedules are three or four series of daily i.v. injections (with increasing or equal 

doses up to a maximum dose of 3.6mg/kg) for 3 or 4 days, with intervening rest periods of 7‐10‐

day  (12).  Thus,  total  hospitalization  times  of  up  to  one  moth  are  common.  The  drug  is 

administered by intravenous injection as a 3.6% solution in propylene glycol. Adverse effects such 

as  cutaneous  reactions,  polyneuropathy,  diarrhea,  fever,  or  thrombophlebitis  at  the  site  of 

injection  are  quite  common  .  The major  adverse  drug  reaction  in melarsoprol  therapy  is  the 

potentially  fatal  encephalopathic  syndrome  (ES).  The  incidence  for  ES  in  Rhodesian  sleeping 

sickness was  found  to be 8%  and  5%  in  the Gambiense  form  (70),  the mortality  rate  amongst 

those  patients  affected  was  approximately  50%.  The  concomitant  use  of  prednisolone  during 

melarsoprol therapy proved to reduce the incidence of ES in T.b. gambiense patients. A reduction 

of  ES‐associated  death  was  also  observed,  but  did  not  reach  statistical  significance  (71).  The 

concomitant use of steroids  in T.b. rhodesiense patients did not reduce  the  incidence of ES (72, 

73).  Until  today,  the  mechanism  of  the  ES  is  not  fully  understood.  The  current  hypothesis 

proposes an  immunological reaction (74). In order to  investigate this hypothesis  in more detail, 

an association  study was carried out where  the occurrence of ES was correlated with  the HLA‐

N

N

N

N

NH2

NH2

AsS

SCH2OH

H

Page 36: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

31 

genotype  of  each  patient.  In  a  case‐control  study  blood  samples  form  T.b.  gambiense  patients 

were collected (Democratic Republic of Congo and Angola) and HLA‐genotyping was performed. 

The association of the HLA‐genotype and the incidence rates of ES showed that there is a possible 

correlation but the samples size is yet too small (70).  

Although  the  drug  was  introduced  almost  half  a  century  ago,  its mode  of  action  is  not  well 

understood. Initially, the drug was thought to act by inhibiting the trypanosomal pyruvate kinase, 

which  is  a  key  enzyme  in  African  trypanosomes  for  production  of  ATP  (75).  Additional 

investigations  showed  that melarsen  oxide,  trypanothion  and  a major  cofactor  form  a  stable 

adduct. This adduct is an effective inhibitor of the trypanothione reductase. The inhibition of this 

enzyme  leads  to  disturbance  of  the  redox  balance  of  the  parasite  and  thus  exposing  the 

trypanosome to free radicals (76). However, this theory was questioned and it was suggested that 

the  phospho‐fructokinase,  an  enzyme  of  the  glycolytic  pathway  and  interference  with  energy 

metabolism might be the main drug target (Wang, 1995).  

A further problematic progression in melarsoprol treatment is an increasing number of refectory 

cases  observed  in Gambiense  sleeping  sickness. Growing  number  of  patients  (up  to  30%)  not 

responding  to  melarsoprol  treatment  have  been  reported  in  Uganda,  (77,  78),  Angola  (79), 

Democratic  Republic  of  Congo,  DRC  (80),  Sudan  (unpublished  data),  most  probable  due  to 

resistance (18). Refractory cases are treated with eflornithine or the NECT combination therapy. 

Repetitive melarsoprol treatment usually has a very limited success. Likely, the same scenario will 

sooner  or  later  also  be  required  for  treatment  of  T.b.  rhodesiense  in  the  lack  of  alternatives. 

Melarsoprol  treatment  failures  in  T.b.  rhodesiense  patients  have  been  reported  (81)  but 

fortunately, not yet at alarming frequencies (22). 

HAT  treatment  requires  a  long‐term  follow‐up  of  each  patient  in  order  to monitor  long‐term 

efficacy of the treatment. Patients are asked to present for follow‐up visits after 3 or 6, 12, 18 and 

24 months (12, 82). At each  follow‐up visit, blood and CSF samples are analyzed to confirm the 

absence  of  the  trypanosomes.  Due  to  the  painful  lumbar  punctures  and  possible  long 

geographical distances to the health centres patients are often lost to follow up. In T.b. gambiense 

areas  the  patient  follow‐up  is  actively  supported  by  the  mobile  teams  of  National  Control 

Programs  or  non‐governmental  organisations  (NGOs).  Without  active  support,  follow‐up 

attendance  is  approximately  40%  (personal  communication  Christian  Burri).  Hence,  for  the 

monitoring of  long‐term efficacy  in patients who participate  in clinical  trials  substantial efforts 

are made  to obtain high  follow‐up coverage  rates. The  follow‐up of T.b.  rhodesiense patients  is 

hampered by the absence of mobile teams to trace and examine patients.  

 

Page 37: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   32 

Second stage treatment in east Africa 

For  T.b.  rhodesiense  HAT, melarsoprol  remains  the  only  drug  available  for  the  treatment  of 

second  stage  disease. Only  in  east  Africa  a  pre‐treatment  with  suramin  is  common  and  was 

introduced on purely empirical basis. It  is administered  in order to eliminate parasites  in blood 

and  lymph  before  the  treatment  with melarsoprol.  It  should  prevent  from  (i)  an  initial  high 

antigen  release  which  might  trigger  major  adverse  reactions  and  (ii)  the  introduction  of 

trypanosomes in the CNS while performing the diagnostic LP. However, there is no solid scientific 

evidence  for  this  approach.  The  use  of  suramin  in  this way  has  been  criticized,  and  there  is 

evidence  from West Africa (83)  indicating that  it  is unlikely  to prevent adverse reactions which 

may  follow  an  injection  of melarsoprol,  since  this  is  related  to  the  degree  of  infection  in  the 

central nervous system rather than in the blood. Some authors believe that a high initial antigen 

release can  trigger  immunological overreactions  (84). The  introduction of  trypanosomes during 

LP is theoretically possible. However, the usage of proper materials and technical skills make a LP 

without blood vessel damage possible. In the rare case of trypanosome  introduction to the CSF, 

the parasites are hampered in growth and survival as the CSF is a suboptimal medium (85).  

There  is  a  wide  variety  of  national  treatment  schedules  in  use  in  East  Africa.  In  Kenya,  the 

suramin pre‐treatment is not given and in Malawi, only in some health centres. In Tanzania, two 

injections  of  suramin  (one  test dose,  one  full dose)  are  given  over  a  time period of  5 days.  In 

practice suramin  is not given to critically  ill patients so as to quickly reach curative melarsoprol 

concentrations in the CNS. In Uganda, the suramin pre‐treatment is administered as a single test 

dose  (5mg/kg)  prior  to  the  lumbar  puncture.  Melarsoprol  is  also  administered  according 

heterogeneous  schedules:  differences  exist  in  the  number  of  series  and  the  dosages  of 

melarsoprol. Details are shown in table 4.  

 

Page 38: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

33 

Table 3: National treatment schedules in use in east Africa for the treatment of second stage T.b. rhodesiense HAT 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Day of action Dosage Day of action Dosage Day of action Dosage Day of action DosageSuramin pre-treatment Application 01 1 5mg/kg 1 5mg/kg 1 5mg/kg Application 02 3 20mg/kg 2 20mg/kg Total suramin 5mg/kg 25mg/kg 25mg/kg Lumbar puncture (LP) 2 5 3Melarsoprol treatment Application 01 3 0.5mg/kg 5 2.2mg/kg 4 3.6mg/kg 1 3.6mg/kg Application 02 4 0.72mg/kg 6 2.52mg/kg 5 3.6mg/kg 2 3.6mg/kg Application 03 5 1.08mg/kg 7 2.88mg/kg 6 3.6mg/kg 3 3.6mg/kgResting period Application 04 11 1.44mg/kg 15 2.88mg/kg 14 3.6mg/kg 11 3.6mg/kg Application 05 12 1.80mg/kg 16 3.24mg/kg 15 3.6mg/kg 12 3.6mg/kg Application 06 13 2.2mg/kg 17 3.6mg/kg 16 3.6mg/kg 13 3.6mg/kgResting period Application 07 19 2.52mg/kg 25 3.6mg/kg 24 3.6mg/kg 21 3.6mg/kg Application 08 20 2.88mg/kg 26 3.6mg/kg 25 3.6mg/kg 22 3.6mg/kg Application 09 21 3.24mg/kg 27 3.6mg/kg 26 3.6mg/kg 23 3.6mg/kgResting period Application 10 27 3.6mg/kg 31 3.6mg/kg Application 11 28 3.6mg/kg 32 3.6mg/kg Application 12 29 3.6mg/kg 33 3.6mg/kgTotal melarsoprol 27mg/kg 28.08mg/kg 32.4mg/kg 43.2mg/kg

Total days of treatment Total days of hospitalizationAdministration of steroidsLP on dischargeFollow up (in months)

UGANDA TANZANIA MALAWI KENYA

before melarsoprol

5 days 7 days 7 days 7 days

5 days 7 days 7 days 7 days

5 days 7 days

13 11 12 1229 27 26 33

when reaction occurs standard during treatment standard during treatment standard during treatmentyes no yes yes

passive 3,6,12,24 passive 3,6,12,18,24 passive 3,6,12,24 active 3, passive 6,12,24

Page 39: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   34 

IMPAMEL – improved application of melarsoprol 

Even  though  melarsoprol  was  introduced  in  1949  only  after  almost  50  years  of  use  its 

pharmacokinetic and pharmacological properties have been investigated (86‐89). Based on those 

findings  and  computer  simulations,  a new  schedule  for  the  treatment of  second  stage  sleeping 

sickness  was  suggested:  the  alternative  treatment  schedule  consists  of  a  daily  melarsoprol 

application at a dosage of 2.2mg/kg for 10 consecutive days. The IMPAMEL I program assessed the 

safety and efficacy of this new, abridged treatment regimen by conducting an open, randomized 

equivalence trial in 500 T.b. gambiense patients in Angola. There were no significant differences in 

the  frequency  of  adverse  drug  reactions  and  efficacy,  and  the  new  schedule was  found  to  be 

favourable over the Angolan standard 26‐day treatment schedule. The positive impression of the 

new treatment schedule was corroborated by the results of a multi‐national, multi‐centre study, 

monitoring the application of the new schedule in over 2’800 patients in various different settings 

(IMPAMEL  II  program)  and  the  effectiveness  was  similar  to  the  respective  standard  treatment 

regimens (90). The IMPAMEL schedule doesn’t improve the occurrence and/or frequency of adverse 

events which are  related  to  the  toxicity of melarsoprol. No  significant clinical  inferiority of  the 

new schedule could be demonstrated. But the  IMPAMEL schedule  is very much  favourable due to 

socio‐economic benefits: with a similar efficacy and effectiveness over the standard regimens, the 

hospitalization time can be reduced by approximately 50%, the total amount of given melarsoprol 

by  about  30%.  Those  factors  facilitate  late  stage  treatment  on  different  levels:  no more  dose‐

adjusting, reduced hospitalisation time which relieves the health facilities, the patients and their 

families.  Those  factors  have  a  high  impact  on  the  capacity  of  each  treatment  centre,  on  the 

treatment quality and compliance. Within the IMPAMEL II program a cost‐effectiveness study was 

undertaken  and  the  results  confirmed  that  the  new  schedule  reduces  treatment  and 

hospitalisation costs per patient (91). On request of WHO, the new 10‐day schedule for treatment 

of  late  stage  T.b.  gambiense  sleeping  sickness  with  melarsoprol  was  recommended  by  the 

International  Scientific  Council  for  Trypanosomiasis  Control  and  Research  /  ISCTRC  at  the 

occasion of the 27th meeting in October 2003, Pretoria, South Africa.  

Page 40: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

35 

Justification and goals 

 

The new, abridged protocol for the treatment of T.b. gambiense patients with melarsoprol shows 

significant socio‐economic benefits and better cost‐effectiveness  (91). Members of  the Data and 

Safety Monitoring Board from the IMPAMEL I & II programs expressed their concerns regarding an 

interruption of  the  IMPAMEL program  fearing  it  could  lead  to  an uncontrolled use of  the  10‐day 

schedule in East Africa without reliable data about safety and efficacy. Also, the WHO Scientific 

Working Group 2001 recommended the urgent conduct of the necessary trials in T.b. rhodesiense 

HAT,  a  call  which  was  repeated  by  a WHO  Afro meeting  in  Kampala,  2003.  Because  of  the 

differences  in T.b. gambiense and T.b. rhodesiense HAT each  therapeutic  intervention has  to be 

tested  separately.  The  patient’s  safety  can  only  be  ensured  when  possible  differences  in 

pharmacodynamics or –kinetics; or different susceptibilities to the same drug are ruled out.  

The current national treatment policies in east Africa are inconsistent and complicated and lead 

to  lowered  treatment compliance and quality. Due  to  the very  long hospitalization  times  some 

patients  leave  the  health  facilities  before  the  completion  of  the  full melarsoprol  course.  This 

favours  relapses  and  can  possibly  impact  on  the development  of  resistances. The  capacities  of 

HAT‐treating health facilities are strained because of the long stay of patients and attendants. The 

changing dosages throughout the treatment are rarely well implemented and may lead to over or 

under dosed treatments. Further, the role of the suramin pre‐treatment is vague; is it ineffective, 

beneficial or even unfavourable? 

The assessment of the use of the 10‐day melarsoprol schedule in East Africa is essential in order to 

offer  the  patients  and  the  health  facilities  a  substantial  better  treatment.  Also  it  is  urgently 

needed as basis for potential, future combination treatments. No new drug will be available in the 

next 5 to 8 years and it can not be excluded that melarsoprol will loose some of its efficacy against 

T.b. rhodesiense, similar to the phenomenon recently observed in some T.b. gambiense areas (78). 

However, for pharmacological reasons, combination treatments for second stage T.b. rhodesiense 

HAT will be based on melarsoprol until the mergence of new drugs.  

A multinational approach is advantageous for any research activities in T.b. rhodesiense HAT as it 

considers the high strain heterogeneity which might affect the outcome of the research question. 

When  implementing  the  10‐day  schedule  in East Africa,  several  aspects  have  to  be  taken  into 

consideration: is the pre‐treatment with suramin redundant? Is the 10‐day schedule safe for T.b. 

rhodesiense patients? Is the treatment efficacious? Does the short course have any impact on the 

incidence  rate  of  the  ES  and  /  or  the  case  fatality  rates?  The  IMPAMEL  schedule  consists  of  10 

Page 41: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   36 

consecutive melarsoprol injections at a dosage of 2.2mg/kg. Currently, starting doses of national 

treatment  schedules  in Tanzania  and Malawi  are  2.2 mg/kg  and  3.6 mg/kg,  respectively. Only 

Uganda uses a lower starting dose of 0.36 mg/kg, increasing to a maximum dose of 3.6mg/kg with 

no better results regarding case fatality rates and/or ES reported. Late stage treatment according 

to the IMPAMEL schedule, reduces the total amount of given melarsoprol by 20% in Uganda, by 23% 

in Tanzania, by 33%  in Malawi and by 50%  in Kenya. Generally,  there  is evidence  from  former 

studies  performed  in  T.b.  gambiense  in  South  Sudan  (92)  that  the  10‐day  schedule  leads  to  a 

comparable  frequency  of  adverse drug  reactions  as  the  standard  treatment  schedule. The only 

exception may be  skin  reactions  (like pruritus, maculopapular eruptions) or very  rarely bullous 

reactions, which were observed in a higher frequency in previous trials compared to the standard 

treatment.  

The IMPAMEL schedule does not claim clinical superiority, but the socio‐economic benefits and the 

better cost‐effectiveness make it favourable to the patients, the health facilities and the national 

bodies  of  disease  control.  Further,  a  harmonization  process  for  all  east  African  treatment 

protocols can be envisaged if the 10‐day melarsoprol schedule proves to be safe and efficacious.  

However, the limitations of clinical research in this field are the small number of patients and the 

difficulties in patient’s access and diagnosis. Therefore, clinical research activities are restricted to 

a small sample size.  

 

Goals 

The  IMPAMEL  III program was designed as a series of clinical  trials  in Tanzania and Uganda.  Its 

principle goal was the assessment of the safety and efficacy of the 10‐day melarsoprol schedule in 

second stage T.b. rhodesiense HAT.  

 

The objectives were  

- to  conduct  clinical  trials  assessing  the  abridged  melarsoprol  treatment  schedule  in  T.b. 

rhodesiense patients according to international standards 

- to investigate the benefit of the suramin pre‐treatment  

- to monitoring the potential overlap in disease distribution areas of the two forms of HAT 

  

 

Page 42: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

37 

Prior  to  the  IMPAMEL  III  program,  no  clinical  research  program  compliant  to  international 

standards had been conducted  in T.b.  rhodesiense affected areas. Therefore,  the conduct of  the 

IMPAMEL  III program was expected  to  strengthen  capacities at  the  local  level,  the collaboration 

between different T.b. rhodesiense affected countries and the awareness towards the disease. 

After the conduct of the trial we were able to write a review on the conduct of clinical trials  in 

resource  limited  settings  and  suggested minimal  standards  for  sponsors  and  host  countries  in 

order to ensure a trial conduct in compliance with international standards.  

Page 43: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   38 

References 

1.  Berrang‐Ford  L, Waltner‐Toews D, Charron D, Odiit M, McDermott  J,  Smit  B.  Sleeping  Sickness  in Uganda: A Systems Approach. EcoHealth. 2005 August 2005;2(3):183‐94. 

2.  Van der Stuyft P, Unger JP. Improving the performance of health systems: the World Health Report as go‐between for scientific evidence and ideological discourse. Trop Med Int Health. 2000 Oct;5(10):675‐7. 

3.  McDermott  JJ,  Coleman  PG.  Comparing  apples  and  oranges‐‐model‐based  assessment  of  different tsetse‐transmitted trypanosomosis control strategies. Int J Parasitol. 2001 May 1;31(5‐6):603‐9. 

4.  WorldHealthReport. World Health Report; 2004. 

5.  Stich A, Abel PM, Krishna S. Human African trypanosomiasis. Bmj. 2002 Jul 27;325(7357):203‐6. 

6.  De Greef C, Hamers R. The serum resistance‐associated (SRA) gene of Trypanosoma brucei rhodesiense encodes a variant surface glycoprotein‐like protein. Mol Biochem Parasitol. 1994 Dec;68(2):277‐84. 

7.  Gibson WC. The SRA gene:  the key  to understanding  the nature of Trypanosoma brucei  rhodesiense. Parasitology. 2005 Aug;131(Pt 2):143‐50. 

8.  MacLeod  A,  Welburn  S,  Maudlin  I,  Turner  CM,  Tait  A.  Evidence  for  multiple  origins  of  human infectivity  in Trypanosoma  brucei  revealed  by minisatellite  variant  repeat mapping.  J Mol  Evol.  2001 Mar;52(3):290‐301. 

9.  Bales  JD.  African  Trypanosomiasis.  In:  Strickland  GT,  editor.  Hunter's  Tropical  Medicine.  7  ed. Philadelphia: Saunders Company; 1988. p. 617‐28. 

10. Wallingford. Tsetse biology and ecology: their role in the epidemiology and control of Trypanosomiasis. UK: CABI Publishing in association with the International Livestock Research Institute, Nairobi, Kenya; 1999. 

11.  Kuzoe FA. Current situation of African trypanosomiasis. Acta Trop. 1993 Sep;54(3‐4):153‐62. 

12. WHO. Control and surveillance of African trypanosomiasis. Geneva: WHO; 1998. 

13.  Simarro PP, Louis FJ,  Jannin  J.  [Sleeping sickness,  forgotten  illness: what are  the consequences  in  the field?]. Med Trop (Mars). 2003;63(3):231‐5. 

14. WHO.  Human  African  trypanosomiasis  (sleeping  sickness):  epidemiological  update.  Weekly epidemiological record. 2006 24. Februar(TRS881):69‐80. 

15. Pepin  J, Meda HA. The  epidemiology  and  control  of  human African  trypanosomiasis. Adv  Parasitol. 2001;49:71‐132. 

16. Odiit M, Coleman PG, Liu WC, McDermott  JJ, Fevre EM, Welburn SC, et al. Quantifying  the  level of under‐detection of Trypanosoma brucei rhodesiense sleeping sickness cases. Trop Med Int Health. 2005 Sep;10(9):840‐9. 

17. Odiit M, Kansiime F, Enyaru JC. Duration of symptoms and case fatality of sleeping sickness caused by Trypanosoma brucei rhodesiense in Tororo, Uganda. East Afr Med J. 1997 Dec;74(12):792‐5. 

18. WHO T. http://www.who.int/tdr/diseases/tryp/direction.htm.  2002  [cited; Available from:  

19. Molyneux  DH,  Ashford  RW.  The  biology  of  Trypanosoma  and  Leishmania,  Parasites  of  Man  and Domestic Animals. London: Taylor&Francis Ltd.; 1983. 

20. Apted  FIC. Present  status  of  chemotherapy  and  chemoprophylaxis  of human  trypanosomiasis  in  the eastern hemisphere. Pharmacology and Therapeutics. 1980;11:391‐413. 

21. Hoppe K. Lords of the Fly. Westport, USA: Praeger; 2003. 

22. Kibona SN, Matemba L, Kaboya JS, Lubega GW. Drug‐resistance of Trypanosoma b. rhodesiense isolates from Tanzania. Trop Med Int Health. 2006 Feb;11(2):144‐55. 

Page 44: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

39 

23. Jelinek  T,  Bisoffi  Z,  Bonazzi  L,  van  Thiel  P,  Bronner  U,  de  Frey  A,  et  al.  Cluster  of  African trypanosomiasis in travelers to Tanzanian national parks. Emerg Infect Dis. 2002 Jun;8(6):634‐5. 

24. Kaare MT, Picozzi K, Mlengeya T, Fevre EM, Mellau LS, Mtambo MM,  et  al. Sleeping  sickness‐‐a  re‐emerging disease in the Serengeti? Travel Med Infect Dis. 2007 Mar;5(2):117‐24. 

25. Koerner  T, De  Raadt  P, Maudlin  I.  The  1901  uganda  sleeping  sickness  epidemic  revisited:  a  case  of mistaken identity? Parasitol Today. 1995 Aug;11(8):303‐6. 

26. Berrang‐Ford L, Berke O, Abdelrahman L, Waltner‐Toews D, McDermott J. Spatial analysis of sleeping sickness, southeastern Uganda, 1970‐2003. Emerg Infect Dis. 2006 May;12(5):813‐20. 

27. Legros D,  Gastellu  Etchegorry M, Mbulamberi DB.  Preliminary  results  of  a  clinical  trial  comparing melarsoprol  to pentamidine  for  the  treatment of early  stage  two T. b. gambiense patients  in Uganda.  International  Colloquium  "Sleeping  Sickness  Rediscovered";  1998; Antwerp:  Conference  proceedings; 1998. 

28. Fevre  EM,  Coleman  PG, Odiit M, Magona  JW, Welburn  SC, Woolhouse ME.  The  origins  of  a  new Trypanosoma  brucei  rhodesiense  sleeping  sickness  outbreak  in  eastern  Uganda.  Lancet.  2001  Aug 25;358(9282):625‐8. 

29. Picozzi K, Fevre EM, Odiit M, Carrington M, Eisler MC, Maudlin I, et al. Sleeping sickness in Uganda: a thin line between two fatal diseases. Bmj. 2005 Nov 26;331(7527):1238‐41. 

30. Fevre EM, Picozzi K, Fyfe J, Waiswa C, Odiit M, Coleman PG, et al. A burgeoning epidemic of sleeping sickness in Uganda. Lancet. 2005 Aug 27‐Sep 2;366(9487):745‐7. 

31. Abila  PP,  Slotman MA,  Parmakelis  A, Dion  KB,  Robinson  AS, Muwanika  VB,  et  al. High  Levels  of Genetic  Differentiation  between  Ugandan  Glossina  fuscipes  fuscipes  Populations  Separated  by  Lake Kyoga. PLoS Negl Trop Dis. 2008;2(5):e242. 

32. Degen R, Pospichal H, Enyaru J, Jenni L. Sexual compatibility among Trypanosoma brucei isolates from an epidemic area in southeastern Uganda. Parasitol Res. 1995;81(3):253‐7. 

33. Chappuis  F,  Loutan  L,  Simarro  P,  Lejon V, Buscher  P. Options  for  field  diagnosis  of  human  african trypanosomiasis. Clin Microbiol Rev. 2005 Jan;18(1):133‐46. 

34. Wery M. Therapy for African trypanosomiasis. Current Opinion in Infectious Diseases. 1991;4(6):838‐44. 

35. Songa  EB,  Hamers  R,  Rickman  R,  Nantulya  VM,  Mulla  AF,  Magnus  E.  Evidence  for  widespread asymptomatic Trypanosoma  rhodesiense human  infection  in  the Luangwa Valley  (Zambia). Trop Med Parasitol. 1991 Dec;42(4):389‐93. 

36. Ormerod WE. Taxonomy of the sleeping sickness trypanosomes. J Parasitol. 1967 Aug;53(4):824‐30. 

37. Buyst H. The  epidemiology of  sleeping  sickness  in  the historical Luangwa  valley. Ann  Soc Belg Med Trop. 1977;57(4‐5):349‐59. 

38. Burri C, Stich A, Brun R. The trypanosomiases: CABI Publishing; 2004. 

39. Checchi F, Filipe JA, Haydon DT, Chandramohan D, Chappuis F. Estimates of the duration of the early and late stage of gambiense sleeping sickness. BMC Infect Dis. 2008;8:16. 

40. Buguet A, Bisser S,  Josenando T, Chapotot F, Cespuglio R. Sleep  structure:  a new diagnostic  tool  for stage determination in sleeping sickness. Acta Trop. 2004 18 November;93. 

41. Greenwood  BM, Whittle  HC.  The  pathogenesis  of  sleeping  sickness.  Trans  R  Soc  Trop Med  Hyg. 1980;74(6):716‐25. 

42. Jordan A. Trypanosomiasis control and African Rural Development. Longman Group Ltd.; 1986. 

43. Maudlin I. African trypanosomiasis. Ann Trop Med Parasitol. 2006 Dec;100(8):679‐701. 

Page 45: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   40 

44. Simarro PP,  Jannin  J, Cattand P. Eliminating human African  trypanosomiasis: where do we stand and what comes next? PLoS Med. 2008 Feb;5(2):e55. 

45. Hide G, Angus SD, Holmes PH, Maudlin I, Welburn SC. Trypanosoma brucei: comparison of circulating strains  in  an  endemic  and  an  epidemic  area  of  a  sleeping  sickness  focus.  Exp  Parasitol.  1998 May;89(1):21‐9. 

46. Hide G. History of sleeping sickness in East Africa. Clin Microbiol Rev. 1999 Jan;12(1):112‐25. 

47. Kagira JM, Maina N. Occurrence of multiple drug resistance in Trypanosoma brucei rhodesiense isolated from sleeping sickness patients. Onderstepoort J Vet Res. 2007 Mar;74(1):17‐22. 

48. Schofield CJ, Kabayo  JP. Trypanosomiasis vector control  in Africa and Latin America. Parasit Vectors. 2008;1(1):24. 

49. Vreysen MJ,  Saleh  KM,  Ali MY,  Abdulla  AM,  Zhu  ZR,  Juma  KG,  et  al.  Glossina  austeni  (Diptera: Glossinidae)  eradicated  on  the  island  of Unguja, Zanzibar, using  the  sterile  insect  technique.  J Econ Entomol. 2000 Feb;93(1):123‐35. 

50. Magnus  E,  Vervoort  T,  Van  Meirvenne  N.  A  card‐agglutination  test  with  stained  trypanosomes (C.A.T.T.)  for  the  serological  diagnosis  of  T.b.  gambiense  trypanosomiasis. Ann  Soc  Belg Med  Trop. 1978;58(3):169‐76. 

51. Enyaru  JC,  Odiit  M,  Winyi‐Kaboyo  R,  Sebikali  CG,  Matovu  E,  Okitoi  D,  et  al.  Evidence  for  the occurrence of Trypanosoma brucei rhodesiense sleeping sickness outside the traditional focus in south‐eastern Uganda. Ann Trop Med Parasitol. 1999 Dec;93(8):817‐22. 

52. Woo  PT.  The  haematocrit  centrifuge  for  the  detection  of  trypanosomes  in  blood.  Can  J  Zool.  1969 Sep;47(5):921‐3. 

53. Lumsden  WH,  Kimber  CD,  Evans  DA,  Doig  SJ.  Trypanosoma  brucei:  Miniature  anion‐exchange centrifugation technique for detection of low parasitaemias: Adaptation for field use. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1979;73(3):312‐7. 

54. Robays J, Miaka Bilenge M, Stuyft PV, Boelaert M. The effectiveness of active population screening and treatment  for  sleeping  sickness  control  in  the Democratic Republic  of Congo. Trop Med  Int Health. 2004 May;9(5):542‐50. 

55. Njiru ZK, Ndung'u K, Matete G, Ndungu JM, Gibson WC. Detection of Trypanosoma brucei rhodesiense in animals from sleeping sickness foci in East Africa using the serum resistance associated (SRA) gene. Acta Trop. 2004 May;90(3):249‐54. 

56. Notomi  T,  Okayama  H, Masubuchi  H,  Yonekawa  T, Watanabe  K,  Amino  N,  et  al.  Loop‐mediated isothermal amplification of DNA. Nucleic Acids Res. 2000 Jun 15;28(12):E63. 

57. Lejon  V,  Legros  D,  Richer  M,  Ruiz  JA,  Jamonneau  V,  Truc  P,  et  al.  IgM  quantification  in  the cerebrospinal fluid of sleeping sickness patients by a latex card agglutination test. Trop Med Int Health. 2002 Aug;7(8):685‐92. 

58. Miezan TW, Meda HA, Doua F, Yapo FB, Baltz T. Assessment of central nervous system involvement in gambiense  trypanosomiasis:  value of  the  cerebro‐spinal white  cell  count. Trop Med  Int Health.  1998 Jul;3(7):571‐5. 

59. Robays J, Bilengue MM, Van der Stuyft P, Boelaert M. The effectiveness of active population screening and treatment for sleeping sickness control in the Democratic Republic of Congo. Trop Med Int Health. 2004 May;9(5):542‐50. 

60. Hysek C. Perceptions and expectations on  treatmnets of Human African Trypanosomiasis, Bandundu Province, DRC. Basel: University of Basel; 2007. 

Page 46: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Introduction 

 

41 

61. Goa  KL,  Campoli‐Richards  DM.  Pentamidine  isethionate.  A  review  of  its  antiprotozoal  activity, pharmacokinetic  properties  and  therapeutic  use  in  Pneumocystis  carinii  pneumonia.  Drugs.  1987 Mar;33(3):242‐58. 

62. Van Hoof  L, Henrard  C,  Peel  E.  Pentamidine  in  the  prevention  and  treatment  of  trypanosomiasis. Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene. 1944;37(4):271‐80. 

63. McGeary RP, Bennett AJ, Tran QB, Cosgrove KL, Ross BP. Suramin: clinical uses and structure‐activity relationships. Mini Rev Med Chem. 2008 Nov;8(13):1384‐94. 

64. Chijioke CP, Umeh RE, Mbah AU, Nwonu P, Fleckenstein LL, Okonkwo PO. Clinical pharmacokinetics of suramin in patients with onchocerciasis. Eur J Clin Pharmacol. 1998 May;54(3):249‐51. 

65. Fairlamb AH. Future prospects for the chemotherapy of human trypanosomiasis. 1. Novel approaches to the chemotherapy of trypanosomiasis. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1990 Sep‐Oct;84(5):613‐7. 

66. Nightingale  S.  Drug  for  sleeping  sickness  approved.  Journal  of  the  American Medical  Association. 1991;265(10):1229. 

67. Iten M, Matovu E, Brun R, Kaminsky R.  Innate  lack of susceptibility of Ugandan Trypanosoma brucei rhodesiense to DL‐alpha‐difluoromethylornithine (DFMO). Trop Med Parasitol. 1995 Sep;46(3):190‐4. 

68. Chappuis F, Udayraj N, Stietenroth K, Meussen A, Bovier PA. Eflornithine is safer than melarsoprol for the  treatment  of  second‐stage  Trypanosoma  brucei  gambiense  human  African  trypanosomiasis.  Clin Infect Dis. 2005 Sep 1;41(5):748‐51. 

69. Legros D, Ollivier G, Gastellu‐Etchegorry M, Paquet C, Burri C,  Jannin  J,  et  al. Treatment of human African trypanosomiasis‐‐present situation and needs for research and development. Lancet Infect Dis. 2002 Jul;2(7):437‐40. 

70. Seixas  J.  Investigations  on  the  encephalopathic  syndrome  during melarsoprol  treatment  in  human African trypanosomiasis [PhD Thesis]: Basel; 2004. 

71. Pepin  J, Milord  F, Guern  C, Mpia  B,  Ethier  L, Mansinsa D.  Trial  of  prednisolone  for  prevention  of melarsoprol‐induced encephalopathy  in gambiense  sleeping sickness. Lancet.  1989  Jun 3;1(8649):1246‐50. 

72. Arroz  JO. Melarsoprol  and  reactive  encephalopathy  in Trypanosoma  brucei  rhodesiense. Trans R  Soc Trop Med Hyg. 1987;81(2):192. 

73. Onyango RJ, Bailey NM, Okach RW, Mwangi EK, Ogada T. Encephalopathy during treatment of human trypanosomiasis. EATRO report. 1969. 

74. Pepin  J,  Milord  F.  African  trypanosomiasis  and  drug‐induced  encephalopathy:  risk  factors  and pathogenesis. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1991 Mar‐Apr;85(2):222‐4. 

75. Flynn  IW,  Bowman  IBR.  The  action  of  trypanocidal  arsenical  drugs  on  Trypanosoma  brucei  and Trypanosoma  rhodesiense.  Comparative  Biochemistry  and  Physiology;    Part  B,  Biochemistry  and Molecular Biology. 1974;48(2):261‐73. 

76. Fairlamb AH, Henderson GB, Cerami A. Trypanothion is the primary target for arsenical drugs against african trypanosomes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1989;86:2607‐11. 

77. Legros  D,  Evans  S,  Maiso  F,  Enyaru  JCK,  Mbulamberi  D.  Risk  factors  for  treatment  failure  after melarsoprol  for Trypanosoma brucei gambiense  trypanosomiasis  in Uganda. Transactions of  the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene. 1999;93:439‐42. 

78. Matovu  E,  Enyaru  JC,  Legros  D,  Schmid  C,  Seebeck  T,  Kaminsky  R.  Melarsoprol  refractory  T.  b. gambiense from Omugo, north‐western Uganda. Trop Med Int Health. 2001 May;6(5):407‐11. 

Page 47: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 1 

 

   42 

79. Stanghellini A, Josenando T. The situation of sleeping sickness in Angola: a calamity. Tropical Medicine and International Health. 2001;6(5):330‐4. 

80. Robays  J, Nyamowala G, Sese C, Betu Ku Mesu Kande V, Lutumba P, Van der Veken W,  et  al. High failure rates of melarsoprol for sleeping sickness, Democratic Republic of Congo. Emerg Infect Dis. 2008 Jun;14(6):966‐7. 

81. Foulkes JR. Metronidazole and suramin combination in the treatment of arsenical refractory Rhodesian sleeping sickness‐‐a case study. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1996 Jul‐Aug;90(4):422. 

82. WHO. Recommendations of the Informal Consultation on Issues for Clinical Product Development for Human African Trypanosomiasis. Geneva, Switzerland; 2007. Report No.: WHO/CDS/NTD/IDM/2007.1. 

83. Whittle HC,  Pope HM.  The  febrile  response  to  treatment  in  Gambian  sleeping  sickness.  Annals  of Tropical Medicine and Parasitology. 1972;66(1):7‐14. 

84. Pepin J, Ethier L, Kazadi C, Milord F, Ryder R. The impact of human immunodeficiency virus infection on the epidemiology and treatment of Trypanosoma brucei gambiense sleeping sickness in Nioki, Zaire. Am J Trop Med Hyg. 1992 Aug;47(2):133‐40. 

85. Pentreath VW, Owolabi AO, Doua F. Survival of Trypanosoma brucei brucei in cerebrospinal fluid. Ann Trop Med Parasitol. 1992;86(1):29‐34. 

86. Burri C, Baltz T, Giroud C, Doua F, Welker HA, Brun R. Pharmacokinetic properties of the trypanocidal drug melarsoprol. Chemotherapy. 1993;39(4):225‐34. 

87. Keiser  J, Ericsson O, Burri C.  Investigations of  the metabolites of  the  trypanocidal drug melarsoprol. Clinical Pharmacology and Therapeutics. 2000 May;67(5):478‐88. 

88. Keiser J, Stich A, Burri C. New drugs for the treatment of human African trypanosomiasis, research and development. Trends in Parasitology. 2001;17(1):42‐9. 

89. Burri C. Pharmacological aspects of the trypanocidal drug melarsoprol. Basel, Switzerland: University of Basel; 1994. 

90. Schmid C, Nkunku S, Merolle A, Vounatsou P, Burri C. Efficacy of 10‐day melarsoprol schedule 2 years after treatment for late‐stage gambiense sleeping sickness. Lancet. 2004 Aug 28;364(9436):789‐90. 

91. Schmid C, Santercole C, Kwete  J, Lutumba P, Shaw AP. An economic appraisal of  the  late‐stage T.b. gambiense sleeping sickness treatment. in preparation. 2005. 

92. Schmid C, Richer M, Bilenge CM, Josenando T, Chappuis F, Manthelot CR, et al. Effectiveness of a 10‐Day  Melarsoprol  Schedule  for  the  Treatment  of  Late‐Stage  Human  African  Trypanosomiasis: Confirmation from a Multinational Study (Impamel II). J Infect Dis. 2005 Jun 1;191(11):1922‐31. 

Page 48: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

IMPAMEL III  

 

43 

 

 

 

Chapter 2 

 

Safety and efficacy of the 10‐day melarsoprol schedule in the  

treatment of second stage rhodesiense sleeping sickness 

 

Irene Kuepfer1,  Emma  Peter Hhary2, Allan Mpairwe3, Andrew  Edielu3,  Lucas Matemba4, Abbas 

Kakembo5, Stafford Kibona4, Caecilia Schmid1, Johannes Blum1, Christian Burri1 

 

1Swiss Tropical Institute, Basel, Switzerland, 2Kaliua Health Centre, Kaliua, Tanzania 

3Lwala  Hospital,  Lwala,  Uganda,  3National  Institute  for  Medical  Research,  Tabora,  Tanzania, 4Ministry of Health, Kampala, Uganda 

 

This manuscript will be submitted to the British Medical Journal 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Finished product of melarsoprol 

Page 49: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 2 

 

   44 

Abstract 

Objective Assessment of the safety and efficacy of a 10‐day melarsoprol schedule against second 

stage T.b.  rhodesiense  infections and  the effect of a  suramin pre‐treatment on  the  incidence of 

adverse drug reactions during melarsoprol therapy.  

Design Sequential conduct of a proof‐of‐concept trial (n=60) and a utilization study (n=78) using 

historic controls as comparator. 

Setting Two trial centres in T.b. rhodesiense endemic regions of Tanzania and Uganda.  

Participants Consenting patients with confirmed second stage disease and a minimum age of 6 

years were eligible for participation. Unconscious and pregnant patients were excluded. 

Main  outcome measures  The  primary  outcome measures were  safety  and  efficacy  at  end  of 

treatment.  The  secondary  outcome  measure  was  efficacy  during  follow‐up  after  3,  6  and  12 

months.  

Results The incidence of ES in the trial population was 11.2% (CI 5‐17%) and 13% (CI 9‐17%) in the 

historic data. The respective case fatality rates were 8.4% (CI 3‐13.8%) and 9.3% (CI 6‐12.6%). All 

patients discharged alive were free of parasites at the end of treatment. Six months after discharge 

99%  of  patients were  considered  clinically  cured. The mean  hospitalization  time was  reduced 

from 29 to 13 days (p<0.0001) per patient.  

Conclusions  There  is  no  increased  risk  for  ES  and  death  linked  to  the  10‐day  melarsoprol 

schedule compared to the national schedules  in current use. In addition, there was no evidence 

for an increased risk of adverse events or relapses when suramin pre‐treatment was omitted. 

Trial registration: Current Controlled Trials ISRCTN40537886 (controlled‐trials.com)

Page 50: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

IMPAMEL III  

 

45 

Introduction 

Human African Trypanosomiasis  (HAT),  also known  as  sleeping  sickness,  is  a parasitic disease 

transmitted  by  the  bite  of  the  tsetse  fly  (Glossina  spp.).  The  disease  is  caused  by  protozoan 

parasites of  the genus Trypanosoma and presents as  two  forms  (1), namely  the chronic  form of 

HAT  (West  and Central Africa)  caused  by  Trypanosoma  brucei  gambiense  and  the  acute  form 

(East and South Africa) caused by Trypanosoma brucei rhodesiense. Both forms of HAT are fatal if 

left untreated. Time to death has been estimated at almost 3 years for T.b. gambiense (2) and at 6 

to 12 months for T.b. rhodesiense infections (3).  

The  true prevalence of  sleeping  sickness  among  the 60 million people  in  the  rural  areas of  36 

countries  in sub Saharan Africa can only be estimated as  less than 10% of the at‐risk population 

are  under  surveillance  (4). After  almost  having  been  eliminated  in  the  1960ies  the  disease  re‐

emerged  to a peak prevalence of an estimated 300‐500’000 cases by  the mid  1990ies  (4). By an 

increase in control activities, the number of cases per year was reduced to an estimated 50’000 ‐ 

70’000, of which more than 95% were due to T.b. gambiense (5). T.b. rhodesiense HAT  is clearly 

the more neglected  form of HAT due  to  its  very  low prevalence. However,  it has  a dangerous 

potential for large scale epidemics which are of high public health importance (6). Between 1976 

and 1998 a total of 19’974 cases were detected in south eastern Uganda (7), an area that today, has 

the potential  for a much  larger number of patients due  to  the expansion of HAT  to previously 

disease free areas (8, 9). Sporadic T.b. rhodesiense infections in tourists have spurred discussions 

about disease control and surveillance, especially in National Parks (10).  

Sleeping sickness has two stages, a first (haemolymphatic) stage followed by a second (meningo‐

encephalitic) stage defined by the presence of trypanosomes and/or elevated levels of white blood 

cells  (≥  5WBC/mm3)  in  the  cerebrospinal  fluid  (CSF)  (4).  Treatment  options  are  limited:  T.b. 

gambiense  first  stage  infections  are  treated with  pentamidine  isethionate  and  T.b.  rhodesiense 

with suramin (Germanin®) respectively. For second stage treatment there are currently no other 

registered drugs than melarsoprol (Arsobal®) and eflornithine (Ornidyl®). Melarsoprol is the only 

drug effective against both forms of the disease. Due to its limited activity against T.b. rhodesiense 

(11) eflornithine  is only in use for the treatment of T.b. gambiense HAT, but  its  large scale use is 

hampered by the complicated application of the drug. Currently a new combination treatment of 

eflornithine  with  nifurtimox  (NECT)  is  under  clinical  evaluation  against  second  stage  T.b. 

gambiense  sleeping  sickness  and  appears  to be  a promising  first‐line  therapy  (12).  Still,  for  the 

treatment for T.b. rhodesiense HAT, melarsoprol remains the only available drug.  

Page 51: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 2 

 

   46 

Since the introduction of melarsoprol in 1949 (13), treatment regimens were empirically developed 

and  they  varied  considerably  between  countries  and  treatment  centres.  Complicated  dosing 

schemes  and  repeated  serial  drug  applications  separated  by  1‐week  drug‐free  intervals  were 

common and resulted  in very  long hospitalization times of up to  1 month. The encephalopathic 

syndrome (ES) is the most severe complication of melarsoprol treatment and is observed in 5‐10% 

of  treated patients, being  fatal  in  about  50% of  those patients  (4). The ES  appears  to be more 

common in T.b. rhodesiense HAT than in T.b. gambiense with reported incidence rates between 5‐

18%  (14).  The  concomitant  use  of  steroids  during melarsoprol  therapy  proved  to  reduce  the 

incidence of ES in T.b. gambiense patients (15) but this could not be shown in T.b. rhodesiense (16‐

18).  

The  suggestion  of  an  abridged  melarsoprol  treatment  schedule  based  on  pharmacokinetic 

investigations  was  the  first  rational  approach  to  develop  a  standardized  treatment.  The  new 

schedule  suggested  daily  melarsoprol  injections  of  2.2mg/kg  for  10  consecutive  days.  In  the 

IMPAMEL I & II programs (1997‐2004) the use of the new schedule was validated for second stage 

T.b. gambiense HAT and was shown to be clinically non‐inferior versus the standard regimens (19) 

and  equally  effective  (20).  It  was  favoured  by  patients  and  health  staff  due  to  an  over  50% 

reduction  in hospitalization time and a more economic use of the drug (21). In 2003, the  10‐day 

melarsoprol schedule was officially recommended for use in T.b. gambiense affected areas by the 

International Scientific Council  for Trypanosomiasis Research and Control (ISCTRC).  In view of 

the increasing rates of melarsoprol treatment failures reported in T.b. gambiense patients (22‐25) 

it can not be excluded that melarsoprol will also loose some of its efficacy against T.b. rhodesiense. 

Melarsoprol  treatment  failures have been  reported  in T.b.  rhodesiense patients  (26‐29), but  yet 

not  at  alarming  rates.  A  reduced melarsoprol  susceptibility  of  T.b.  rhodesiense  isolates  from 

Tanzania was recently shown,  indicating that drug resistance may be emerging (30). Hence, the 

10‐day melarsoprol  schedule might become  the basis  for potential combination  treatments and 

might allow a harmonization of all east African treatment protocols. The WHO scientific working 

group (2001) recommended the urgent conduct of the necessary clinical trials in east Africa, a call 

that was repeated by WHO Afro (2003).  

The  IMPAMEL  schedule  could not  be  introduced  in  east Africa without  further  testing;  a much 

higher  parasitaemia,  a  remarkably  divergent  clinical  pattern  and  potential  differences  in  the 

pharmacodynamics  and  –kinetics  could  not  be  disregarded  as  they  may  have  an  impact  on 

treatment outcomes. Hence, separate testing of safety and efficacy of the abridged schedule was 

required in order to ensure its adequacy also in T.b. rhodesiense patients.  

Page 52: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

IMPAMEL III  

 

47 

In  East  Africa  the  empirical  treatment  schedules  vary  considerable  between  countries  and 

treatment centres. In addition, some countries (Tanzania, Uganda, parts of Malawi) administer a 

suramin  pre‐treatment prior  to  the diagnostic  lumbar  puncture  (LP)  and melarsoprol  therapy. 

Suramin  is  intended  to  (i)  prevent  a mechanical  introduction  of  trypanosomes  into  the  CNS 

during  LP  and  (ii)  to  clear  trypanosomes  from  blood  and  lymph  to  avert  initial  high  antigen 

releases at the initiation of melarsoprol therapy. The suramin pre‐treatments  is purely empirical 

(31) and there is no standardized protocol. In Tanzania it is not given to critically ill patients so as 

to  quickly  reach  curative  melarsoprol  concentrations  in  the  CNS.  The  national  treatment 

schedules in use for second stage T.b. rhodesiense HAT are summarized in table 1.  

 

 

Given  the  very  limited  number  of  patients,  clinical  trials  on  T.b.  rhodesiense  are  obviously 

restricted  to  small  sample  sizes  and  must  be  executed  in  rural  settings  with  very  limited 

infrastructure and difficult access. This has to be accounted for in the design of trials; randomized 

controlled trials or other trial designs with active control groups are not  feasible. The design of 

the IMPAMEL III program was the conduct of two sequential trials: first a proof‐of‐concept trial was 

executed  to proof no harm  in T.b.  rhodesiense patients and  to obtain preliminary efficacy data. 

Two  subgroups,  of which  only  one  received  suramin  allowed  to  observe  a  possible  substantial 

increase  of  adverse  drug  reactions  if  melarsoprol  was  directly  administered.  Based  on  those 

findings,  a  second  trial was designed  to  substantiate  the  results  in  a  larger patient  group. The 

Table 1: National treatment schedules in use for second stage T.b. rhodesiense HAT. 

   Uganda   Tanzania   Kenya  Malawi Suramin pre‐treatment (mg/kg)             

1st dose  5  5  NA  5 

2nd dose     20  NA  20 

Melarsoprol treatment (mg/kg)              

1st series  0.5, 0.72, 1.08     2.2, 2.52, 2.88  3.6, 3.6, 3.6  3.6, 3.6, 3.6 2nd series  1.44, 2.80, 2.2     2.88, 3.24, 3.6  3.6, 3.6, 3.6  3.6, 3.6, 3.6 3rd series  2.52, 2.88, 3.24   3.6, 3.6, 3.6  3.6, 3.6, 3.6  3.6, 3.6, 3.6 4th series  3.6, 3.6, 3.6         3.6, 3.6, 3.6   

Total melarsoprol (mg/kg)  27  28.08  43.2  32.4 

Hospitalization time (days)  29  27  33  26 

NA: not applicable; i.v. melarsoprol injections at 24 hours intervals per series, each series spaced by a 5 to 7 day resting period; further variations of schedules possible at local level 

 

Page 53: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 2 

 

   48 

second, drug utilization  trial, was designed as an extension of  the selected arm of  the proof‐of‐

concept trial, i.e. without suramin, thus, allowing pooling data from both trials for final analysis. 

Patient  records  from  two  years  prior  to  the  IMPAMEL  III  program were  analyzed  and  used  as 

controls. The findings of the two sequentially conducted trials are reported here collectively.  

 

Methods 

Study sites 

The Kaliua Health Centre (KHC), a 50‐bed missionary hospital in Tanzania (Urambo District) and 

the  Lwala Hospital,  a  designated  100‐  bed  district  hospital  in Uganda  (Kaberamaido District) 

participated  in  the  IMPAMEL  III  program.  Capacity  building  included  the  upgrade  of  the 

pharmacies and laboratories and on‐site trainings in Good Clinical Practice (GCP), HAT diagnosis 

and informed consent procedures. 

Study design 

Sequential conduct of  two non‐randomized  trials; a proof‐of‐concept  trial  (n=60)  followed by a 

utilization study (n=78) using historic data as comparator (n=300).  

Proof‐of‐concept  trial.  60  patients  were  prospectively  enrolled  into  two  subgroups: 

participants in the first subgroup (n=30) were treated with the suramin pre‐treatment followed 

by the 10‐day melarsoprol schedule. The second sub group (n=30) was directly treated with the 

10‐day melarsoprol  schedule.  Suramin  and  steroids  were  administered  according  to  centre‐

specific guidelines.  

Utilization study. Additional 78 patients were  treated with  the  10‐day melarsoprol  schedule. 

The suramin pre‐treatment was omitted and the use of steroids was adjusted to the Tanzanian 

standard in both centres (details below).  

Eligibility criteria. Patients with confirmed second stage T.b. rhodesiense HAT and a minimum 

age  of  6  years  were  eligible  for  participation.  Pregnant  as  well  as  unconscious  or moribund 

patients were excluded  from  the  trial. Each participant gave written  informed  consent. For  the 

participation of children and adolescents (below 18 years) the parents, the legal representative or 

the guardian gave written informed consent. 

Diagnosis  and  staging. Diagnosis  of HAT was made  in  blood  and  in  the  cerebrospinal  fluid 

(CSF). Blood was examined by direct microscopy and/or the haematocrit centrifugation technique 

(32). If trypanosomes were present, a lumbar puncture was performed for disease staging. Patients 

in the first subgroup of the proof‐of‐concept trial received the suramin pre‐treatment prior to the 

LP.  All  other  patients  underwent  LP  directly  after  the  detection  of  trypanosomes  in  blood. 

Page 54: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

IMPAMEL III  

 

49 

Analysis  of  the  CSF  was  done  by  direct  microscopy  and/or  single  modified  centrifugation 

technique and white blood cell (WBC) count using counting chambers. Second stage  infections 

were confirmed by the presence of trypanosomes and/or ≥ 5 WBC/mm3 in the CSF.  

Patient follow‐up. All patients were asked  to present at the centre  for  follow‐up examinations 

after 3, 6 and 12 months. At each follow‐up visit blood and CSF samples were taken. These were 

analyzed  for  the  presence  of  trypanosomes  and  a WBC  count  was  performed  using  the  CSF 

sample. For patients who did not present  for  follow‐up visits, oral  information on  their general 

condition was collected. 

Endpoints:  safety &  efficacy.  Based  on  reported  case  fatality  rates  in  the  trial  sites  and  the 

literature, a cut‐off point of all‐cause mortality was set at ≥10%. The computed stopping rule was 

an early discontinuation of the trials if 7 or more patients per subgroup (n=30) experienced a fatal 

treatment outcome (p=0.026). 

The primary efficacy endpoint was cure at end of treatment. Secondary efficacy endpoint was cure 

after 3, 6 and 12 months. Possible outcome measures are summarized in table 2.  

 

 

A high degree of trial homogeneity was achieved by identical eligibility criteria, stopping rule and 

endpoints in both trials.  

Table 2: possible safety and efficacy outcome measures for IMPAMEL III trials. 

Cure at end of treatment   No parasites in blood and CSF 

Cure during follow‐up  No parasites in blood and CSF AND WBC<5/mm3 

Clinical cure at end of treatment 

No parasites in blood but missing results on CSF analysis (refusal of LP, hemorrhagic LP) 

Clinical cure during follow‐up Oral information on general condition of the patient No parasites in blood but missing results on CSF analysis (refusal of LP, hemorrhagic LP) 

Relapse (end of treatment and during follow‐up)  Trypanosomes in any body fluid 

Death  

Patients who died during treatment or follow‐up (categorized by likely or definite cause of death): ‐ HAT ‐ Adverse events regarded by the investigator as possibly or  probably related to treatment for HAT ‐ Causes unrelated to HAT or the treatment of HAT ‐ Unknown causes 

 

Page 55: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 2 

 

   50 

Historic controls. To reduce bias, historic controls were solely collected in the two trial sites and 

limited to a time frame of maximum two years prior to study initiation. Files that contained basic 

demographic data  and  valid  information  on  treatment  outcome were  selected.  If documented, 

information  on  serious  adverse  events  (SAEs)  and  concomitant  treatments  was  collected.  Of 

almost 400 files reviewed, 300 were eligible as historic controls (153 in Tanzania, 147 in Uganda). 

Sample size. No formal sample size was calculated for the proof‐of‐concept trial. The utilization 

study  had  a  calculated  sample  size  requirement  of minimum  100  patients  in  order  to  have  a 

precision of ±6% on the estimated endpoint.  

Analysis  plan.  In  a  first  step  both  trials  were  analyzed  separately.  Final  safety  and  efficacy 

analysis was  performed  on  the  pooled  dataset  of  all  patients  directly  treated with  the  10‐day 

melarsoprol schedule (n=107). Those results were compared to historic controls.  

Recruitment. Patient recruitment was mainly by passive case detection at the centre. Active case 

search was done with mobile diagnostic teams in the villages of index cases; but the outcome was 

poor.  In  Uganda,  the  local  radio  station  was  contracted  to  inform  the  population  about  the 

IMPAMEL  III  trial  and  invited  people  to  present  for  cost‐free  screening  for HAT  at  the  Lwala 

hospital.  

All  trial participants were given  an  insecticide  treated bed net  (ITN).  In  case of need,  the  trial 

participants and/or their attendants were supported with food during the hospitalization period. 

Cost for transport for the patient and one attendant to present for follow‐up visits was refunded. 

Ethics  &  trial  registration.  For  both  trials,  ethical  clearance  was  obtained  from  the  ethics 

committees in the host countries; the National Institute for Medical Research (NIMR), Tanzania 

and  the Ministry  of Health, Uganda.  In  Switzerland,  ethical  clearance was  obtained  from  the 

ethics committee of the two cantons of Basel (EKBB). Trial registration was done in the Current 

Controlled Trials  database  prior  to  first  patient  enrolment  (ISRCTN40537886). The  trials were 

conducted in compliance with ICH/GCP. 

Data management and statistical analysis. All data were double entered and verified using the 

EpiData  Version  3.1  software  (www.epidata.dk).  Data  analysis  was  done  using  the  statistical 

software  package  STATA Version  IC10.0  (STATATM,  StataCorp, USA). Pearson’s  chi-square test 

and the Student’s t test were used to test differences in proportions and means. 

Trial conduct. For each patient, a case report  form (CRF) was  filled containing  information on 

demographic, diagnostic, and clinical characteristics before and after treatment. The assessment 

of adverse events used a graded scale for the severity of the event (0 to 4) and a binary outcome 

for the seriousness of the event. Signs and symptoms which were spontaneously reported between 

Page 56: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

IMPAMEL III  

 

51 

the end of treatment evaluation and 30 days post‐treatment were also entered in the case report 

form.  

During  the  proof‐of‐concept  trial,  the  blood  sugar  and  the  blood  lipids were monitored  daily 

before  food  intake using  the whole blood  test  system Cardio ChekTM PA. During  the proof‐of‐

concept trial, urine analysis using COMBUR9 (Roche Diagnostics, Switzerland) was performed at 

baseline  and  discharge  examinations  as well  as  prior  to  the  first melarsoprol  injection  for  all 

patients who received the suramin pre‐treatment.  

During both  trials,  vital  signs were daily monitored before drug  administration. For women,  a 

pregnancy test was performed at baseline.  

Patients  were  treated  with  anti‐malarial  and  anti‐helminth  drugs  prior  to  HAT  treatment 

depending  on  baseline  findings.  During  treatment,  all  patients  received  paracetamol 

(acetaminophen)  3  times  per  day  in  single  doses  of  1000mg  for  adults  and  500mg  or  250mg 

respectively  for  children.  Suramin  was  administered  intravenously  as  a  10%  aqueous  solution 

(Germanin®, Bayer). In the proof‐of‐concept trial, suramin as well as steroids were given according 

the centre‐specific guidelines. In Tanzania, a suramin test dose (5mg/kg) was administered after 

the detection of  trypanosomes  in blood  (day  1). After  a  resting day,  a  full dose  (20mg/kg) was 

given on day 3. Another  resting day  followed before  the LP on day 5. Each patient was  treated 

with 10mg of prednisolone per os half an hour before melarsoprol injection. In Uganda, patients 

received one suramin test dose (5mg/kg) after the detection of trypanosomes in the blood. On the 

following  day,  the  LP  was  performed  and  melarsoprol  treatment  was  initiated  in  case  of 

confirmed  second  stage  infection.  Steroids  were  only  administered  in  case  of  adverse  drug 

reactions to treatment. Melarsoprol treatment was for all patients 2.2mg/kg of melarsoprol for 10 

consecutive  days  as  a  3.6%  solution  in  propylene  glycol  (Arsobal®;  sanofi‐aventis);  by  slow 

intravenous  (i.v.)  injection  but  maximally  5ml  a  day.  In  the  utilization  study,  all  patients 

underwent LP directly after a trypanosome‐positive blood test, the use of steroids was adapted to 

the Tanzanian standard in both centres and the use of suramin was omitted. 

If a patient developed an encephalopathic syndrome, melarsoprol treatment was interrupted and 

emergency  treatment was  initiated:  i.v. hydrocortisone  (100‐200mg/24hours) or dexamethasone 

(3x15mg/24hours); if necessary, anticonvulsive drugs (diazepam, phenobarbital) were applied. The 

close observation  and  frequent monitoring of  vital  signs were mandatory  as well  as  supportive 

feeding if necessary. For exclusion of cerebral malaria, blood was analyzed at the day of onset of 

the ES. 

Page 57: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 2 

 

   52 

Results 

First, the results of the proof‐of‐concept trial are presented, followed by the results of the pooled 

data set and the comparison to the historic data. The study flow is presented in Figure 1. 

 

Figure 1: overall study flow chart 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Proof‐of‐concept trial 

Study population and baseline characteristics 

From August 2006 to July 2007 a total of 60 patients were enrolled. The age and sex distribution 

were  similar  in both  settings. The median  age  in Uganda  (31  years) was  slightly  lower  than  in 

Tanzania (36 years) as 10 enrolled participants were in the age of 6‐15 years. The nutritional status 

of the patients in Uganda was poorer and a body mass index (BMI) <16.5 was more common than 

in Tanzania (p=0.001).  In Tanzania,  fewer patients had trypanosomes  in the CSF (p=0.0035) but 

the  average  WBC  counts  were  higher  (p<0.0001).  The  majority  of  patients  suffered  from 

headaches  (90%),  general malaise  (93.3%)  and  joint  pains  (86.7%).  Fever  (axillary  >37.5°C)  at 

baseline was recorded in 35% of all patients.  

 

Assessed for eligibility n=187 (76/111)1Excluded n=49 (7/42)

1st stage HAT n=20 (0/20)Advanced disease incl. death n=16 (3/13)Age n=3 (0/3)Pregnancy n=2 (1/1)Escape n=2 (1/1)Other reasons n=6 (2/4)Allocation

Enrollment

Centre-specific suramin10-day melarsoprol n=30 (15/15)Patients treated n=25 (13/12)Incomplete treatment n=5 (2/3)

Death n=5 (2/3)

10-day melarsoprol n=30 (15/15)Patients treated n=28 (14/14)Incomplete treatment n=2 (1/1)

Death n=2 (1/1)

10-day melarsoprol n=78 (39/39)Patients treated n=70 (35/35)Incomplete treatment n=7 (4/3)

Death n=7 (4/3)

Safety analysis

Efficacyanalysis

2Safety analysis n= 60 (30/30) 2Safety analysis n= 107 (54/53)

1 numbers in brackets correspond to numbers in Tanzania/Uganda2 patients who received at least one dose of study drug 3 Intention to treat population/ITT – at 12 months for the proof-of-concept trial and at 6 months for the pooled data seta death not related to HAT b same patient as already reported in proof-of-concept trial

Eligible for follow-up n=53 (27/26)Patients followed n=53 (27/26)

Eligible for follow-up n=98 (49/49) Patients followed n=98 (49/49)

Follow up

Proof-of-concept trial Utilization study

Pooled dataset

Exclusion n=1(0/1)Death prior to 1st dosing

3Efficacy analysis n=98 (49/49)Clinical cure at 6 months n=96 (48/48)Relapse n= (1b/0)Death during follow-up n= (0/1)a

3Efficacy analysis n=53 (27/26)Clinical cure at 12 months n=50 (25/25) Relapse n=2 (1/1)Death during follow-up n=1 (1/0)a

Page 58: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

IMPAMEL III  

 

53 

Safety 

A  total of  13  (21.6%)  serious  adverse  events  (SAE) were  reported whereof  7  (53.8%) were  fatal. 

Other  SAEs  were  due  to  prolonged  hospitalizations  and  events  that  required  medical 

interventions.  

In comparison, more ES were reported in Uganda than in Tanzania (6 vs. 1; p=0.0444). The time 

to onset of the encephalopathic syndrome was between 3 and  11 days after the  first melarsoprol 

dose (median 6, mean 7). The overall survival rate for the ES was 28.6% (0% in Tanzania and 33% 

in  Uganda). Other  adverse  events  reported  were  headache  15%  (9),  vomiting  13%  (8),  febrile 

reactions 13% (8), diarrhea 8.3% (5), nausea 6.6% (4), dizziness 5% (3), skin reactions 1.6% (1) and 

were  controlled  by  symptomatic  treatment.  56.7%  (35)  patients  had  an  event  free  treatment 

course.  

Efficacy 

Primary  endpoint:  24  hours  after  treatment,  all  patients  discharged  alive  (53/60) were  free  of 

parasites in blood and CSF.  

Secondary  endpoint:  during  follow‐up,  Tanzania  and  Uganda  reported  one  relapse  each:  the 

patient from Tanzania was enrolled into the second subgroup and was treated with melarsoprol 

only. He did not present for the 3 and 6 months  follow‐up because he  lived  far  from the centre 

and was in good general condition. 12 months after discharge he presented at the centre because 

he felt sick again and was diagnosed with second stage HAT. The patient assumed a re‐infection 

as  symptoms  evolved  after  multiple  tsetse  bites.  The  patient  from  Uganda  presented  with 

trypanosomes  in  blood  two  weeks  after  discharge.  He  had  been  treated  with  suramin  and 

melarsoprol and developed an ES after the 6th injection of melarsoprol. After an 8‐day treatment 

interruption he resumed melarsoprol treatment for 4 more days. Both patients were successfully 

re‐treated  with  melarsoprol  according  the  national  treatment  schedules.  Overall  safety  and 

efficacy outcomes of the proof‐of‐concept trial are summarized in table 3.  

Blood sugar, blood lipids and urine analysis are not shown here. 

Page 59: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 2 

 

   54 

 

Follow‐up attendance was poorer  in Tanzania, most probably due to the longer distances to the 

health centre. 44% of the patients presented for the 3 months follow‐up and 30% and 19% for the 

6 and 12 months, respectively. In Uganda, 88% presented for the 3 months follow‐up and 65% for 

the 6 and 54%  for  the  12 months  follow‐up  respectively. For all patients not seen at  the centre, 

oral information on their general condition was collected. All patients were in good condition and 

working  after  3,  6  and  12 months,  except  one patient  from Tanzania who died  7 months  after 

discharge  for  reasons  not  related  to HAT. No  benefit  could  be  attributed  to  the  suramin  pre‐

treatment.  In contrast,  there were more ES and  fatal  treatment outcomes  in  the suramin group 

(see table 3) but this trend was not significant.  

 

Utilization study 

A total of 78 patients were enrolled from October 2007 to August 2008. One patient was excluded 

from the analysis as death occurred prior to first dosing (see figure 1). For final analysis data from 

the  proof‐of‐concept  study  (without  suramin)  and  the  utilization  study were  pooled.  Table  4 

compares  the  two  patient  populations  prior  to  data  pooling.  None  of  the  parameters  were 

significantly different.  

 

Table 3: Safety and efficacy outcomes at discharge and at 12 months follow‐up. 

   Total  Suramin  Non‐suramin Number of patients treated  n=60  n=30  n=30 Encephalopathic syndrome  7 (11.6)  4 (13.3)  3 (10) Death during treatment  7 (11.6)  5a (16.6)  2a (6.6) Relapses at discharge  0  0  0 Cure at discharge  53 (88.3)  25 (83.3)   28 (93.3)        Patients eligible for follow‐up  53  25  28 

at 12 months       Death  1 (1.8)  0  1d  Relapses  2 (3.8)  1(4)  1 (3.6) Clinical cure  52 (98)  25 (100)  27(96.5) whereof cured b  14c (26.4)  9 (36)  5 (17.9) 

a two death (Tanzania) outside the trial centre as family seeked local treatment b WBC count in CSF <5cells/mm3  c all patients from Uganda d not related to HAT (Tanzania) 

 

Page 60: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

IMPAMEL III  

 

55 

 

Study population and baseline characteristics 

The demographic, diagnostic, and clinical characteristics of the patients were similar in Tanzania 

(Tz) and Uganda (Ug). 19 trial participants (Tz: 2, Ug: 17) were below 16 years of age with a mean 

age  of  11  years  (±  3  years).  A  poor  nutritional  status  with  a  BMI<16.5  was  significantly more 

frequent in Uganda (p<0.0001). In Tanzania, patients had less frequently trypanosomes in the CSF 

(p=0.0002) but  significantly higher WBC  counts  (p<0.0001).  In  line with  the  significant higher 

WBC count, the neurological symptoms were more distinct in Tanzanian patients. Description of 

the clinical course of the disease will be published separately.  

Safety 

A  total  of  27  (25.2%)  SAEs  were  reported,  summarized  by  criterion  in  figure  2.  Prolonged 

hospitalizations included patients who remained in the hospital due to lack of transport back to 

Table 4: Baseline characteristics of patient populations prior to data pooling. 

   Proof‐of‐concept1   Utilization study   Pooled dataset 

  n=30  n=77  n=107    n  %  n  %  n  % 

Age, mean±SD  36±18    37±19    36±19   Age, range (years)  6‐67    6‐72    6‐72   Male/female ratio  1.7    1.3    1.4                Nutritional status               BMI2 (kg/m) ‐ mean±SD  18.8±3.4    18.6±3.6    18.6±3.5     BMI<16.5  8  26.6  18  23.4  26  24.3              Diagnostic findings                Trypanosomes in blood  30  100.00  72  93.5  102  95.3    Trypanosomes in CSF3  28  93.33  69  89.6  97  90.7    White blood cell (WBC) count in CSF   92±57    78±64    82±62   

             Clinical manifestations                Headache  27  90.0  73  94.8  100  93.5    Fever (>37.5)  7  23.3  13  16.9  20  18.7    Oedema  6  20.0  25  32.5  31  29.0    Joint pains  29  96.7  76  98.7  105  98.1    Daytime sleep   24  80.0  63  81.8  87  81.3    Night time sleep   23  76.7  50  64.9  73  68.2    Abnormal movements  8  26.7  20  26.0  28  26.2    Walking difficulties   13  43.3  53  68.8  66  61.7              

Time period of enrolment  Oct 06 ‐ May 07  Oct 07 ‐ Aug 08  Oct 06 ‐ Aug 08 

Note: 1no suramin pre‐treatment; 2 body mass index; 3 cerebrospinal fluid 

 

Page 61: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 2 

 

   56 

their home villages and patients who were kept for observation. Medical events were treatment of 

malaria  (n=2),  severe  vomiting  (n=2),  severe  headache  (n=1),  cardiac  arrhythmia  (n=1)  and 

psychosis at end of treatment (n=1).  

 

Figure 2: Serious adverse events, by SAE criterion 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 patients died during  treatment;  two died within 24 hours after completion of  treatment; one 

patient  was  comatose  for  6  days  after  the  last  injection  of melarsoprol  until  death  occurred. 

Overall, death occurred between 2 and  16 days  (median 9, mean 8.5) after  the  first  injection of 

melarsoprol. The major cause of death was  the ES which contributed  to 88.9% of  the  fatalities. 

One  fatality  (11.1%)  was  attributed  to  advanced HAT.  The  onset  of  ES  was  reported  after  an 

average of 7.5 days after the first dose of melarsoprol (range 3‐10 days). The onset was sudden, in 

58.3%  preceded  by headache  and  fever  (7/12)  and  in  41.6%  (5/12)  by  vomiting.  In  16.6%  (2/12) 

malaria  parasites  were  detected  at  the  onset  of  ES,  which  probably  also  caused  fever  and 

headache. Differences were observed  in  the duration of ES;  in Tanzania  they were  fatal after a 

maximum  of  one  day  and  in Uganda  the  ES  could  last  for  several  days  (range  1‐8)  until  the 

patient’s  condition  improved  or deteriorated. The  overall  survival  rate was  33.3%  (Tz:  0%; Ug: 

57.1%).  

Other adverse events reported included febrile reactions (37%), headache (22%), vomiting (13%), 

dizziness (9%), skin reactions (6.5%), nausea (5.6%) and diarrhea (4%). 35.5% the patients had an 

event‐free treatment.  

Fatal; ES(29%)

Fatal; advanced HAT(4%)

Medical event(30%)

Prolonged hospitalization(22%)

Life-threatening(15%)

Page 62: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

IMPAMEL III  

 

57 

Efficacy 

Primary endpoint: all patients discharged alive (98/107) were free of parasites in blood and CSF 24 

hours after treatment.  

Secondary endpoint: Follow‐up attendance rates in Tanzania were 69% at the 3 months and 97% 

at the 6 months follow‐up. In Uganda 91% presented for the 3 months and 46% for the 6 months 

follow‐up. For all patients that did not present at the centre oral information on their well being 

was collected. The 12 months follow‐up is ongoing and will be concluded in June 2009 in Tanzania 

and in September 2009 in Uganda.  

No  relapses were  reported  from patients  that were enrolled  into  the utilization  study.  1 patient 

from Uganda died 2 months after discharge of unknown reasons. Table 5 summarizes the main 

safety and efficacy outcomes of the pooled data set at discharge and at 6 months after treatment.  

 

 

Comparison trial data ‐ historic data 

Patient  files  from  2004‐2006 were  reviewed  and  153  from Tanzania  and  147  from Uganda were 

used as comparator. Files which were incomplete having missing demographic and/or treatment 

evolution details were excluded. Table 6 summarizes the demographics and the  incidence of ES 

and death for the historic data.  

 

 

Table 5: Safety and efficacy outcomes at discharge and at 6 months follow‐up. 

   Total  Tanzania  Uganda Number of patients treated  n=107  n=54  n=53 Encephalopathic syndrome  12 (11.2)  5 (9.3)  7 (13.2) Death during treatment  9 (8.4)  5(9.3)  4(7.5) Relapses at discharge  0  0  0 Cure at discharge  98 (91.6)  49 (90.7)   49 (92.5)        Patients eligible for follow‐up  98  49  49 

At 6 months          Death  3 (1.8)  1a  1 Relapses  1  1a  0 Clinical cure  97 (99)  49 (100)  48 (98) 

whereof curedb  33 (33.7)  0  33 (62.3) Note: a incident already reported in proof‐of‐concept trial, b WBC count in CSF<5cells/mm3  

 

Page 63: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 2 

 

   58 

 

The average reported incidence of ES was 13% (Tz: 11.1%, Ug: 15%) of which 67.9% were fatal. The 

total hospitalization time was 27 and 32 days  in Tanzania and Uganda respectively (range 3‐92). 

Mean  hospitalization  time  in  our  trials  was  13  days  (range  3  –  34)  (p<0.0001).  Treatment 

adherence was better for the current trials than the historic data (97% vs 99%). 

Comparison between  trial  and historic data  for ES,  case  fatality  rate  (CFR)  and hospitalization 

time is shown in figure 3.  

Table 6: Descriptive analysis of historic patient files.

   Total  Tanzania  Uganda Number of patients  300  153  147    n  %  n  %  n  % 

Age, mean ± SD  29±16    34±171  25±172 Male/female ratio  1.4    2.5    0.8                Encephalopathic syndrome  39  13.0  17  11.1  22  15.0 Death   28  9.3  12  7.8  16  10.9 1missing values for age: 18, 2 missing values for age: 3 

 

Page 64: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

IMPAMEL III  

 

59 

Figure 3: Mean and 95% CI  for ES, CFR and hospitalization  time;  trial data  (solid  line) and historic data 

(dashed line). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Discussion 

Given the differences between the two forms of HAT, the results of the IMPAMEL I & II programs 

could not be directly extrapolated to T.b. rhodesiense patients. In the planning of the IMPAMEL III 

program, treatment efficacy was not a major concern. On one hand the total exposure time of the 

parasite to melarsoprol is similar in the empirical schedules and in the IMPAMEL schedule: a total 

of 9 (3x3) or 12 (3x4) days spaced by resting periods versus a total of 10 consecutive days. On the 

other hand  the  IMPAMEL  schedule was extensively  tested on T.b. gambiense and yielded  similar 

cure  rates  as  empirical  schedules  (20).  The main  concerns were  rather  related  to  unexpected 

toxicity. Given the already higher parasitaemia and reported  incidence of ES  in T.b. rhodesiense 

patients, a  further  increase of ES under the  10‐day melarsoprol schedule could not be excluded. 

0 5 10 15 20

Mean and confidence intervals of encephalopathic syndrome (ES) and case fatality rate (CFR)

Percentage of treated patients

ES: Historic data (n=300)

ES: IMPAMEL III (n=107)

CFR: Historic data (n=300)

CFR: IMPAMEL III (n=107)

10 15 20 25 30 35

Mean and confidence intervals of hospitalization time

Hospitalization time (days)

Historic data (n=300)

IMPAMEL III (n=107)

Page 65: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 2 

 

   60 

However, evidence from studies in T.b. gambiense HAT showed that the pathogenesis of ES is an 

immune phenomenon and dose independent (33). Hence, the 10‐day melarsoprol schedule should 

theoretically not trigger an increase in the incidence of ES in T.b. rhodesiense patients.  

Suramin  pre‐treatment.  Pre‐treatment  with  pentamidine  and  suramin  have  been  given  for 

decades in the hope of reducing the risk for ES, but this remains unproved (14). In Kenya and the 

northern parts of Malawi the suramin pre‐treatment is not administered. In Tanzania, a test dose 

(5mg/kg) and a full dose (20mg/kg) are administered over a time period of 5 days. In Tanzania, 

the  pre‐treatment  is not  given  to  critically  ill  patients  so  as  to  quickly  yield  antitrypanosomal 

activity  in  the CNS.  In Uganda, a  test dose (5mg/kg)  is applied  1 day prior  to LP which,  from a 

pharmacological  point  of  view,  is unlikely  to  efficiently  clear  trypanosomes  as  suramin  is  only 

taken up slowly by the parasite (34). 

Because we did not want to deviate from current national rules in one step, the assessment of the 

ability  of  suramin  pre‐treatment  to  prevent  adverse  drug  reactions  became  part  of  the  study 

design. 

In our data we observed more adverse events during  the proof‐of‐concept  trial  in patients  that 

received  suramin  (63.3%)  than  in  patients  that were  directly  treated with melarsoprol  (23.3%, 

p=0.0018). Based on this result we decided to omit the suramin pre‐treatment  in the utilization 

study.  In  the  pooled  dataset,  where  none  of  the  patients  received  suramin,  the  frequency  of 

adverse events was 61.7%. The difference  in adverse events can most  likely be explained by  the 

small  sample  size. However, no benefit of  suramin pre‐treatment was observed over  the direct 

melarsoprol application.  

Safety. 35% of the patients directly treated with melarsoprol had an event‐free treatment course. 

Concomitant  treatments  were  less  frequently  used  in  the  trial  population  compared  to  the 

historic data (p=0.0001), most likely indicating a better case management. Adverse events such as 

vomiting, headache,  skin  reactions  and  fever were  controllable with  concomitant medications. 

Skin reactions (rashes, pruritus) were a minor problem, reported in 6.5% of the patients. This was 

surprisingly  low given the high incidence of skin reactions in T.b. gambiense patients (28.4%) of 

which 4.2% were fatal (bullous eruptions) (21).  

The most relevant safety outcome of melarsoprol treatments  is the  incidence of serious adverse 

events  (ES  and  death).  A  systematic  literature  review  on  encephalopathic  syndromes  during 

melarsoprol treatment of HAT (35) reported  incidence rates of ES and death  in T.b. rhodesiense 

patients  of  10.6%  (1.5‐28%)  and  11.6%  (CI  5.2‐19%)  respectively.  In  our  historic  data we  found 

centre‐specific incidence rates for ES and death of 13% (CI 9.2‐16.8%) and 9.3% (CI 6.0‐12.6). The 

IMPAMEL III data reported ES and death of 11.2% (CI 5.1‐17.3) and 8.4% (CI 3‐13.8). Hence the 10‐

Page 66: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

IMPAMEL III  

 

61 

day melarsoprol schedule appears not to have a higher safety risk than the national regimens in 

use.  

Findings  from  T.b.  gambiense  HAT  of  a  higher  risk  for  ES  associated  with  the  presence  of 

trypanosomes  or more  than  100 WBC  in CSF  (15)  could  not  be  confirmed. An  immunological 

background of ES was suspected for long and recent investigations indicating that a small number 

of  alleles of  the human  leukocyte  antigen  (HLA) were associated with  a  significantly  increased 

risk  for  ES  have  corroborated  this  hypothesis  (35). During  the  proof‐of‐concept  trial,  patients 

from Uganda developed more ES than patients in Tanzania (p=0.0444). However, the incidence of 

ES  equilibrated  between  the  centres  in  the  utilization  study  (p=0.5176)  when  steroids  were 

administered  in both centres according the same guidelines. The evidence  for the prevention of 

ES with steroids in the literature is conflicting (16, 33), however, our data show a clear correlation 

between the frequency of ES and the use of prednisolone.  

Causes  of  death  are  difficult  to  establish  under  field  conditions.  To  avoid  bias  we  used  a 

composite  safety endpoint of all‐cause mortality, also better  suited  for comparison of mortality 

rates  from  literature  and  the  historic  data. We  considered historic  data  as  the most  adequate 

source  for controls even  though  the reporting standards were rather poor  in comparison  to  the 

comprehensive documentation during the trials.  

Efficacy. The historic data did not allow any elucidation of the efficacy of the standard treatment 

regimens since systematic follow‐up of patients is not routinely implemented in East Africa. The 

relapse rate for the 10‐day melarsoprol schedule in T.b. gambiense HAT was reported at 7.1% in a 

controlled  clinical  trial  (21). Due  to  the need  for  repeated  lumbar punctures  and possible  long 

distances to the health centres the follow‐up attendance is generally very low in T.b. rhodesiense 

areas. Mobile teams for large scale population screenings are routinely present in T.b. gambiense 

endemic regions and support the follow‐up activities effectively. Such teams are inexistent in East 

Africa, requiring other approaches to support the patient follow‐up. 

Follow‐up visits  in T.b. gambiense areas are  scheduled after 6,  12,  18 and 24 months.  In clinical 

trials, a test of cure visit 18 months after discharge is used to determine the efficacy of a treatment 

under clinical development (36). Those recommendations are not suited for the virulent and fast 

progressing T.b. rhodesiense HAT. To address this situation, the IMPAMEL III program scheduled 

follow‐up visits after 3, 6 and 12 months. To anticipate missing data, the primary efficacy endpoint 

was parasitological cure at end of treatment. The secondary efficacy endpoint was parasitological 

cure at follow‐up examinations. Given the acuteness of this disease, relapses are certainly noted 

by  the  patients  and  communities  but  not  necessarily  reported  and  re‐treated  due  to  the 

Page 67: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 2 

 

   62 

difficulties  described. We  therefore  engaged  local  leaders  and  community  health  workers  to 

collect information on the well‐being of patients who did not present for follow‐up examinations.  

All  IMPAMEL  III  trial participants will be  followed  for  12 months. The  follow‐up of  the proof‐of‐

concept trial has been completed as well as the 3 and 6 months follow‐up of patients enrolled into 

the utilization study. The 12 months follow‐up of those patients is currently ongoing. We consider 

the 6 months follow‐up as most adequate time point for the assessment of treatment efficacy in 

T.b.  rhodesiense  HAT.  At  12  months,  follow‐up  attendance  is  very  poor  and  the  risk  of  re‐

infections  can  not  be  disregarded.  Therefore  we  present  the  efficacy  data  of  the  10‐day 

melarsoprol schedule in East Africa after the completion of the 6 months follow up; any relevant 

changes until completion of the 12 months follow up would be communicated by the authors. 

24 hours after treatment, all patients discharged alive (121/137) were free of parasites in blood and 

CSF.  96%  of  all  participants  eligible  for  follow‐up  in  the  proof‐of‐concept  trial  were  in  good 

condition 12 months after discharge. One patient from Tanzania died due to causes not related to 

HAT. In the pooled data set 97% of all participants eligible for follow‐up were in good condition 6 

months after discharge. 1 patient from Uganda died, due to unknown reasons. A total of 2 relapses 

were reported, both from patients allocated to the proof‐of‐concept trial (one in suramin and one 

in  the non‐suramin  group).  In  one  case  the  treatment was  interrupted  for  8 days  because  the 

onset of ES after  the 6th dose of melarsoprol. This patient presented  two weeks after discharge 

with  trypanosomes  in  blood.  For  the  other  case,  the  relapse may  likely  be  attributed  to  a  re‐

infection according the patients account. Re‐infections are more common in the T.b. rhodesiense 

HAT‐ The proximity of livestock and people increases the human‐fly contact. It is also known as 

an occupational disease, putting hunters,  fishermen, honey gatherers at higher  risk of  infection 

(37). In terms of efficacy there is no evidence from the trials conducted against the use of the 10‐

day melarsoprol schedule  in T.b. rhodesiense patients. The collection of oral  information proved 

to  be  a  satisfactory  tool  as  indicator  for  treatment  efficacy  in  the  absence  of  blood  and  CSF 

examinations.  

 

The IMPAMEL III trials were the first ones on T.b rhodesiense conducted in compliance with Good 

Clinical Practice  (GCP).  It was of high priority by  the WHO and  the affected countries  to offer 

populations at risk of T.b. rhodesiense HAT an improved schedule for melarsoprol and, in view of 

possible treatment failures the basis for potential combination treatments. 

The  conduct of  the  IMPAMEL  III program  strengthened  local  capacities  especially  for diagnosis, 

patient management and reporting. Also disease awareness rose. Whereas the follow‐up activities 

had  to  be  extensively  pushed  during  the  proof‐of‐concept  trial,  access  to  follow‐up  data  has 

Page 68: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

IMPAMEL III  

 

63 

become  easier during  the  second  trial, most  likely  attributable  to  the better  awareness  among 

patients and staff members.  

The main bottleneck of clinical research in T.b. rhodesiense HAT is the limited number of patients 

which  impedes  the  conduct of properly powered  trials.  In  two active  foci  a  total of  138  second 

stage patients were enrolled during two years of active and passive case detection, and efforts to 

increase access  to patients  through  involvement of communities and district officials  for vector 

control  and disease  surveillance.  In  contrast,  a  sample  size  of minimum 400 patients  (200 per 

arm) would have been  required  for  the conduct of  the  IMPAMEL  III program  in  the design of a 

randomized control trial. However, case detection is significantly hampered by the low sensitivity 

of  the  diagnostic  tools  and  the  prevalent  lack  of  capacities  for HAT  diagnosis  in  the  endemic 

regions.  Many  cases  die  undetected,  there  are  an  estimated  12  undetected  deaths  per  each 

reported death (7).  

Today,  the biggest need  for HAT  affected populations  is  a new  and  safe  treatment  alternative. 

This will sadly not be the case in the near future and melarsoprol will continue to play the central 

role. Our results show that T.b. rhodesiense patients treated with the 10‐day melarsoprol schedule 

were not subject to a higher  incidence of serious adverse events (ES or death) than the historic 

controls treated with the national regimens (see figure 3). Hence, evidence could be provided for 

the  improvement  of  the  melarsoprol  treatment  schedule,  the  omission  of  the  suramin‐pre‐

treatment  and  a  standardized  use  of  steroids.  The  hospitalization  time was  reduced  from  an 

average of 29 days  to  13 days  (p<0.0001). Treatment adherence was very good; patients did not 

abandon treatment as frequent as reported under the national schedules in use. Further, the fixed 

dosing  of  2.2mg/kg/day  is  less  prone  to  dosing  mistakes  than  varying  dosing  throughout 

treatment. This  represents  substantial advantages  to  the patients and  the health  care provider. 

However,  as  in T.b. gambiense HAT, ES  still occur  and  continue  to pose  a major  threat  to  the 

patients treated.  

This  study will  be  presented  during  the  next  30th  ISCTRC Meeting  in  Entebbe, Uganda,  21‐25 

September 2009. It is expected that WHO and the T.b. rhodesiense affected countries will discuss 

the introduction of the 10‐day melarsoprol schedule in East Africa according the available data.  

 

Acknowledgements 

We are indebted to our patients and their families as well as to all members of the Kaliua Health 

Centre and the Lwala Hospital for their continuous support of the IMPAMEL III trials. The Ministry 

of  Health  in  Uganda,  in  particular  Dr.  Mbulamberi  and  the  National  Institute  for  Medical 

Page 69: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 2 

 

   64 

Research  in Tanzania,  in particular Dr. Andrew Kitua and Dr.  Joyce  Ikingura are acknowledged 

for  facilitating  the  trials  in  their  countries. We  thank  the  committed  drivers,  without  their 

concerted efforts the sites would have never been reached. We acknowledge the members of the 

safety  advisory  board:  Professor  Michael  Schumacher  (University  of  Freiburg,  Germany), 

Professor Lars Rombo (University of Eskilstuna, Sweden), Dr. Anne Moore (CDC Atlanta, USA), 

Dr. Martin Odiit  (Uganda AIDS Control Project,  formerly Sleeping Sickness Program, Livestock 

Health Research Institute, Uganda). Sincere thanks go to Dr. Pere Simarro (WHO) and Dr. Jose 

Ramon  Franco  (WHO)  for  their  valuable  input  and  the  supply  of  study  drugs.  The  project 

assistant Monique  Vogel  was  supportive  in  operations  and  administration.  EURMOMEDIX  is 

acknowledged  for  its courtesy to provide the whole blood test system Cardio ChekTM PA  free of 

cost.  

Page 70: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

IMPAMEL III  

 

65 

References 

1. Kennedy PG. The continuing problem of human African trypanosomiasis (sleeping sickness). Ann Neurol. 2008 Aug;64(2):116‐26. 

2. Checchi F, Filipe  JA, Haydon DT, Chandramohan D, Chappuis F. Estimates of the duration of the early and late stage of gambiense sleeping sickness. BMC Infect Dis. 2008;8:16. 

3. Odiit M, Kansiime F, Enyaru  JC. Duration of symptoms and case  fatality of sleeping sickness caused by Trypanosoma brucei rhodesiense in Tororo, Uganda. East Afr Med J. 1997 Dec;74(12):792‐5. 

4. WHO. Control and surveillance of African trypanosomiasis. Geneva: WHO; 1998. 

5. WHO.  Human  African  trypanosomiasis  (sleeping  sickness):  epidemiological  update.  Weekly epidemiological record. 2006 24. Februar(TRS881):69‐80. 

6. Bales  JD.  African  Trypanosomiasis.  In:  Strickland  GT,  editor.  Hunter's  Tropical  Medicine.  7  ed. Philadelphia: Saunders Company; 1988. p. 617‐28. 

7. Odiit M, Coleman PG, Liu WC, McDermott  JJ, Fevre EM, Welburn  SC,  et  al. Quantifying  the  level of under‐detection of Trypanosoma brucei rhodesiense sleeping sickness cases. Trop Med  Int Health. 2005 Sep;10(9):840‐9. 

8. Fevre  EM,  Coleman  PG,  Odiit M, Magona  JW, Welburn  SC, Woolhouse ME.  The  origins  of  a  new Trypanosoma  brucei  rhodesiense  sleeping  sickness  outbreak  in  eastern  Uganda.  Lancet.  2001  Aug 25;358(9282):625‐8. 

9. Fevre EM, Odiit M, Coleman PG, Woolhouse ME, Welburn SC. Estimating  the burden of  rhodesiense sleeping sickness during an outbreak in Serere, eastern Uganda. BMC Public Health. 2008;8:96. 

10.Kaare MT, Picozzi K, Mlengeya T, Fevre EM, Mellau LS, Mtambo MM,  et  al.  Sleeping  sickness‐‐a  re‐emerging disease in the Serengeti? Travel Med Infect Dis. 2007 Mar;5(2):117‐24. 

11. Iten M, Matovu E, Brun R, Kaminsky R.  Innate  lack of  susceptibility of Ugandan Trypanosoma  brucei rhodesiense to DL‐alpha‐difluoromethylornithine (DFMO). Trop Med Parasitol. 1995 Sep;46(3):190‐4. 

12.Priotto G, Kasparian  S, Ngouama D, Ghorashian  S, Arnold U, Ghabri  S,  et  al. Nifurtimox‐eflornithine combination  therapy  for  second‐stage Trypanosoma brucei  gambiense  sleeping  sickness:  a  randomized clinical trial in Congo. Clin Infect Dis. 2007 Dec 1;45(11):1435‐42. 

13.Friedheim  EAH.  Mel  B  in  the  treatment  of  human  trypanosomiasis.  American  Journal  of  Tropical Medicine and Hygiene. 1949;29:173‐80. 

14.Pepin J, Donelson JE. African Trypanosomiasis (Sleeping Sickness). In: Guerrant RL, Walker DH, Weller PF,  editors. Tropical  Infectious Diseses; Principles, Pathogens & Practise.  1  ed. Philadelphia: Churchill Livistone; 1999. p. 774‐84. 

15.Pepin J, Milord F, Khonde AN, Niyonsenga T, Loko L, Mpia B, et al. Risk factors for encephalopathy and mortality during melarsoprol treatment of Trypanosoma brucei gambiense sleeping sickness. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1995 Jan‐Feb;89(1):92‐7. 

16.Arroz JO. Melarsoprol and reactive encephalopathy in Trypanosoma brucei rhodesiense. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1987;81(2):192. 

17.Onyango RJ, Bailey NM, Okach RW, Mwangi EK, Ogada T. Encephalopathy during treatment of human trypanosomiasis. EATRO report. 1969. 

18.Foulkes JR. An evaluation of prednisolone as a routine adjunct to the treatment of T. rhodesiense. Journal of Tropical Medicine and Hygiene. 1975;78:72‐4. 

Page 71: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 2 

 

   66 

19.Burri C, Nkunku S, Merolle A, Smith T, Blum J, Brun R. Efficacy of new, concise schedule for melarsoprol in treatment of sleeping sickness caused by Trypanosoma brucei gambiense: a randomised  trial. Lancet. 2000 Apr 22;355(9213):1419‐25. 

20.Schmid C, Nkunku S, Merolle A, Vounatsou P, Burri C. Efficacy of 10‐day melarsoprol schedule 2 years after treatment for late‐stage gambiense sleeping sickness. Lancet. 2004 Aug 28;364(9436):789‐90. 

21.Schmid C, Richer M, Bilenge CM, Josenando T, Chappuis F, Manthelot CR, et al. Effectiveness of a 10‐Day Melarsoprol  Schedule  for  the Treatment  of  Late‐Stage Human African Trypanosomiasis: Confirmation from a Multinational Study (Impamel II). J Infect Dis. 2005 Jun 1;191(11):1922‐31. 

22.Legros  D,  Evans  S,  Maiso  F,  Enyaru  JCK,  Mbulamberi  D.  Risk  factors  for  treatment  failure  after melarsoprol  for Trypanosoma  brucei  gambiense  trypanosomiasis  in Uganda. Transactions  of  the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene. 1999;93:439‐42. 

23.Matovu  E,  Iten  M,  Enyaru  JC,  Schmid  C,  Lubega  GW,  Brun  R,  et  al.  Susceptibility  of  Ugandan Trypanosoma brucei rhodesiense isolated from man and animal reservoirs to diminazene, isometamidium and melarsoprol. Trop Med Int Health. 1997 Jan;2(1):13‐8. 

24.Stanghellini A, Josenando T. The situation of sleeping sickness in Angola: a calamity. Tropical Medicine and International Health. 2001;6(5):330‐4. 

25.Robays J, Bilengue MMC, Stuyft PVd, Boelaert M. The effectiveness of active population screening and treatment  for sleeping sickness control  in the Democratic Republic of Congo. Tropical Medicine &amp; International Health. 2004;9:542. 

26.Apted  FI.  Four  years'  experience  of  melarsen  oxide/BAL  in  the  treatment  of  late‐stage  Rhodesian sleeping sickness. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1957 Jan;51(1):75‐86. 

27.Foulkes JR. Metronidazole and suramin combination in the treatment of arsenical refractory Rhodesian sleeping sickness‐‐a case study. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1996 Jul‐Aug;90(4):422. 

28.Bales  J, Harrsion  S, Mbwabi D. The  treatment  of Rhodesian  sleeping  sickness. A  review  of  46  cases. Manuscript. 1988:11p. 

29.Robertson  DH.  The  treatment  of  sleeping  sickness  (mainly  due  to  Trypanosoma  rhodesiense)  with melarsoprol. I. Reactions observed during treatment. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1963 Mar;57:122‐33. 

30.Kibona SN, Matemba L, Kaboya JS, Lubega GW. Drug‐resistance of Trypanosoma b. rhodesiense isolates from Tanzania. Trop Med Int Health. 2006 Feb;11(2):144‐55. 

31.Apted  FIC.  Present  status  of  chemotherapy  and  chemoprophylaxis  of  human  trypanosomiasis  in  the eastern hemisphere. Pharmacology and Therapeutics. 1980;11:391‐413. 

32.Woo  PT.  The  haematocrit  centrifuge  for  the  detection  of  trypanosomes  in  blood.  Can  J  Zool.  1969 Sep;47(5):921‐3. 

33.Pepin  J, Milord  F,  Guern  C, Mpia  B,  Ethier  L, Mansinsa  D.  Trial  of  prednisolone  for  prevention  of melarsoprol‐induced encephalopathy in gambiense sleeping sickness. Lancet. 1989 Jun 3;1(8649):1246‐50. 

34.McGeary RP, Bennett AJ, Tran QB, Cosgrove KL, Ross BP. Suramin: clinical uses and structure‐activity relationships. Mini Rev Med Chem. 2008 Nov;8(13):1384‐94. 

35.Seixas  J.  Investigations  on  the  encephalopathic  syndrome  during  melarsoprol  treatment  in  human African trypanosomiasis [PhD Thesis]: Basel; 2004. 

36.WHO. Recommendations of the Informal Consultation on Issues for Clinical Product Development for Human African Trypanosomiasis. Geneva, Switzerland; 2007. Report No.: WHO/CDS/NTD/IDM/2007.1. 

37.Pepin  J, Meda HA.  The  epidemiology  and  control  of  human African  trypanosomiasis. Adv  Parasitol. 2001;49:71‐132. 

Page 72: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Molecular epidemiology  

 

67 

 

 

 

Chapter 3 

 

Molecular  characterization  of  trypanosomes  from  clinical 

trial patients in Uganda and Tanzania 

 

Enock Matovu1*, Irene Kuepfer2, Alex Boobo1, Stafford Kibona3, Christian Burri2 

 

1Makerere University, Kampala, Uganda,  2Swiss Tropical  Institute, Basel,  Switzerland,  3National 

Institute for Medical Research, Tabora, Tanzania. 

 

 

Submitted to the Journal of Tropical Medicine & International Health 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Blood sample collection at Kaliua Health Centre, Tanzania 

Page 73: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 3 

   68 

Abstract 

OBJECTIVE The  samples  for  this  study were  collected  in  the  context  of  the  IMPAMEL  III  trials 

(Improved  Application  of  Melarsoprol),  two  clinical  trials  assessing  the  short  melarsoprol 

treatment  schedule  for T. b.  rhodesiense HAT. Our aim was  to characterize  the  infections  from 

consenting patients as truly T. b. rhodesiense. 

METHODS We analyzed DNA  eluted  from FTA cards  spotted with blood  from  late  stage HAT 

patients. PCR  for the Serum Resistance Associated (SRA) gene specific  for T. b. rhodesiense and 

the T. gambiense specific surface glycoprotein (TgSGP) were done. In addition, the Loop mediated 

isothermal amplification (LAMP) of DNA targeting the Trypanozoon conserved Random Inserted 

Mobile Element (RIME) and that for the SRA were performed.  

RESULTS AND CONCLUSIONS: Out of 128 samples analyzed SRA‐PCR was positive in 101 (78.9% 

sensitivity;  95%  confidence  interval  of  71.1‐85.1%),  the  SRA‐LAMP  positive  in  120  (93.8%, with 

88.2‐96.8% as the 95% CI), while RIME‐LAMP revealed signals in 122 (95.3%; 95% CI=90.2‐97.8%). 

No amplification was possible  from 3 samples, whereas all  the  128 were as well negative  for the 

TgSGP‐PCR and a sample with known T. b. gambiense included as a control was positive. 

All  the  successfully analysed  samples were confirmed  to contain T. b.  rhodesiense based on  the 

subspecies specific PCR and/or LAMP, while signals for the TgSGP were absent. Thus the results 

of IMPAMEL III will represent a true picture of the short concise melarsoprol treatment schedule 

against the acute form of HAT, at least for patients from whose FTA cards DNA was successfully 

amplified. 

 

Key  words:  Human  African  trypanosomiasis  (HAT),  Trypanosoma  brucei  rhodesiense;  T.  b. 

gambiense, molecular diagnosis. 

 

 

Page 74: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Molecular epidemiology   

 

69 

Introduction 

Effective  control  of  Human  African  Trypanosomiasis  is  still  hampered  by  unsatisfactory 

diagnostics and limited options for chemotherapeutic intervention. Within health units, it is still 

not  possible  to  distinguish  between  T.b.  rhodesiense  (the  acute  form  of  eastern  and  southern 

Africa) and T.b. gambiense (the chronic form of central and western Africa) infections. Thus other 

parameters, mainly geographical  location of  the patients, case history and clinical presentation, 

are used  to determine  the most probable  subspecies  in question. This becomes problematic  in 

areas close to borders between traditional ranges of the two diseases and also where new, non‐

historical foci emerge (1, 2). 

Unequivocal  identification  of human  infective  trypanosomes up  to  the  subspecies  level  is only 

possible  by molecular  tools.  These  are  PCR  based,  targeting  the  Serum  Resistance  Associated 

(SRA) gene that  is specific  for T.b. rhodesiense (3‐5), or the T.b. gambiense Surface Glycoprotein 

(TgSGP)  that  is  diagnostic  for  that  subspecies  (6,  7). The need  for  specialized  equipment  and 

constant  supply  of  electricity has hindered  integration  of  those  techniques  into  the diagnostic 

algorithm. Yet  the  type of  infection directs  the choice of  treatment: Melarsoprol which was  the 

standard  treatment  for  second  stage human African  trypanosomiasis  (HAT) over more  than 50 

years frequently causes severe adverse drug reactions. T. b. gambiense infections are increasingly 

treated with  eflornithine which  is  significantly  better  tolerated  (8) whereas  for  late  stage  T.b. 

rhodesiense infections melarsoprol is the only choice due to innate resistance of this subspecies to 

eflornithine (9). Since its discovery as a late stage HAT drug in 1949, melarsoprol (10) use has for 

decades  followed  an  empirical  rather  than  rational  approach.  After  elucidation  of  its 

pharmacokinetics  (11,  12),  a  rational  schedule  was  proposed  that  was  subsequently  evaluated 

against T.b. gambiense under the projects “Improved Application of Melarsoprol (IMPAMEL I and 

II)”. At  the  request  of  the World Health Organization  (WHO),  by  the  International  Scientific 

Council  for  Trypanosomiasis  Research  and  Control  (ISCTRC),  it  was  recommended  as  the 

standard  schedule  (13‐16). Within  the  framework of  the  IMPAMEL  III program,  two multiple  site 

clinical trials were conducted  in order to assess the safety, tolerability and efficacy of the  10‐day 

melarsoprol schedule against T.b. rhodesiense sleeping sickness. Vicinity of one of the centres to 

T.b. gambiense endemic areas, while the other is home to refugees from central Africa, provided a 

possibility that both disease forms could co‐exist in the same epidemics. This study aimed at the 

detection of potentially existing T.b. gambiense cases in T.b. rhodesiense foci and to characterize 

the  infections  from  consenting patients at  the  two  centres as  truly T.b.  rhodesiense  in order  to 

authenticate conclusions to be drawn from IMPAMEL III as a correct description of this schedule in 

the acute form of HAT. 

Page 75: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 3 

   70 

Materials and methods  

Study Sites 

The IMPAMEL III program has been carried out at Lwala Hospital, Kaberamaido District in south‐

eastern Uganda and at Kaliua Health Centre, Urambo District in north‐western Tanzania. Lwala 

Hospital (Northing 36N 0530894; Easting UTM 0205802) is located in an area over 100km outside 

the historic T.b.  rhodesiense  (Busoga  and Tororo)  focus. Over  the  past  5  years  the disease has 

spread  into districts previously  free of sleeping sickness (Soroti, Kaberamaido, Dokolo)  through 

the movement  of  infected  livestock.  In  2004,  the  Lwala Hospital  diagnosed  the  first  cases  of 

sleeping  sickness  and  experienced  an  outbreak  in  2004/2005  with  over  400  patients  treated. 

Today, the area is endemic for sleeping sickness.  

Kaliua Health  Centre,  a missionary  hospital  established  in  1997,  is  located  (latitude:  5.05639, 

longitude: 31.79462) within the major sleeping sickness endemic area of north‐western Tanzania. 

The  first cases (thought to have been T.b. gambiense) were reported  in the  1920s. Presently, the 

area  is  a  known  T.b.  rhodesiense  focus  that  experienced  an  epidemic  outbreak  in.  2004/2005, 

during which about 300 cases were reported. 

The  IMPAMEL  III  program  received  ethical  clearance  from  the Ministry  of Health, Uganda,  the 

National  Institute  for Medical Research, Tanzania and  from Switzerland  (Ethics Committees of 

both  Cantons  of  Basel).  The  program  was  also  registered  with  the  Current  Controlled  Trials 

database  (ISRCTN40537886).  These  clearances  refer  to  the  entire  IMPAMEL  III,  one  of  whose 

objectives was to collect blood samples  for  identification of  infecting trypanosomes  in potential 

overlap areas that is here reported. 

 

Study conduct and study population 

The clinical trials were initiated in August 2006 and enrolment was terminated in August 2008. In 

this  time  period  a  total  of  138  patients  were  enrolled  (Uganda:  69,  Tanzania:  69).  All  trial 

participants were treated with the 10‐day melarsoprol schedule and asked to present for follow‐up 

examinations after 3, 6 and 12 months in order to confirm the absence of the parasite in blood and 

cerebrospinal  fluid  (CSF). Eligible  for enrolment were patients  ≥ 6 years of age with confirmed 

late  stage  sleeping  sickness  (presence  of  the  parasite  in  the  CSF  and/or  ≥5 white  blood  cells 

(WBC)  per  mm3),  pregnant  women  and  moribund  or  unconscious  patients  were  excluded. 

Written  informed  consent  was  obtained  from  all  trial  participants.  For  the  participation  of 

children  and  adolescents  (below  18  years)  the parents,  the  legal  representative or  the guardian 

gave written informed consent.  

Page 76: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Molecular epidemiology   

 

71 

Sample collection and DNA preparation 

Blood  samples  were  collected  on  FTA  cards  (Whatman)  by making  4  spots  using  the  blood 

remaining after diagnostic procedures. About 200μl was applied on each spot and the coded cards 

were allowed  to air dry. The FTA cards were enclosed  in  self  sealing bags containing  silica and 

transported to the laboratory where they were stored at 4oC. Trypanosome DNA adhering to the 

FTA  cards was  cleared  of  blood  contaminants  and  PCR  inhibitors  using  the  FTA  purification 

reagent following the manufacturer’s instructions. A 2.0 mm disc was punched from a dried blood 

spot using a Harris micro punch tool (Whatman). After 3 washes with 200μl of FTA purification 

reagent  and  5 minute  incubations between washes  at  room  temperature,  the FTA  reagent was 

removed  and  the  disc  rinsed  twice  in  a  similar manner with  200μl  TE  buffer.  The  buffer was 

discarded  and  the  disc  carrying  purified DNA  air‐dried  at  room  temperature.  From  each  card 

(patient), 5 such discs were prepared and finally pooled in a single tube per patient after drying. 

The DNA was then eluted from the discs by incubating in 100μl of a 5% chelex suspension at 90oC 

for  30 minutes  (17).  After  a  pulse  spin  at  13000g,  the  eluted DNA was  pipetted  off  and  used 

immediately,  or  stored  at  ‐20  for  use  within  3  days  of  its  preparation.  In  all  subsequent 

amplifications, 5μl of the DNA solution was added as the template. 

 

PCR for the SRA and TgSGP genes 

PCR  for  the SRA gene was carried out  in nested manner as described by Maina et al. 2007  (18) 

using  the  primers  SRA‐outer‐s  5´‐CTGATAAAACAAGTATCGGCAGCAA‐3´;  SRA‐outer‐as  5´‐

CGGTGACCAATTCATCTGCTGCTGTT‐3´  and  5μl  of  eluted  DNA  in  a  25μl  reaction.  For  the 

second PCR, 3μl of  the  first product was  included as  template  in  the  reaction with  the primers 

SRA‐inner‐s 5´‐ATAGTGACATGCGTACTCAACGC‐3´); SRA‐inner‐as 5´‐AATGTGTTCGAGTACTT 

CGGTCACGCT‐3´. Similarly, nested PCR for the T. b. gambiense specific gene was done with the 

primers  TgSGP‐outer‐s  5´‐GCGTATGCGATACCGCAGTAA‐3´  and  TbsGP‐outer‐as  5´‐

CTTCAACCGCCGCTGCTTCTA‐3_  as  well  as  TbsGP‐s  5´‐GCTGCTGTGT  TCGGAGAGC‐3´)  and 

TgSGP‐as  5´‐GCCATCGTGCTTGCCGCTC‐3´.  In  all  cases,  the  annealing  temperature  was 

maintained at 60oC for 1 minute, the same timing allowed for denaturation and extension. Initial 

denaturation was at 94oC  for 5 minutes. PCR products were  loaded on 2% agarose and  stained 

with ethidium bromide for UV trans‐illumination. 

 

 

Page 77: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 3 

   72 

Loop  Mediated  Isothermal  Amplification  (LAMP)  of  the  SRA  gene  and  the 

Random Insertion Mobile Element (RIME) 

For the SRA‐LAMP, we made use of primers recently described by Njiru et al. 2008 (19) namely 

SRA‐F3 GCGGAAGCAAGAATGACC, SRA‐B3 CTTACCTTGTGACGCCTG,  

SRA‐FIP GGA CTGCG  TTGAGTACGCATCCGCAAGCACAGACCACAGC,  

SRA‐BIP CGCTCTTACAAGTCTTGCGCCCTTCTGAGATGTGCCCACTG,  

SRA‐LF CGCGGCATAAAGCGCTGAG,  

and  SRA‐LB  GCAGCGACCAACGGAGCC.  The  total  reaction  volume  was  25μl  into  which  the 

above primers were added to final concentrations of 0.2μM of F3 and B3, 2μM for FIP and BIP, and 

0.8μM of LF and LB. In addition 200μM dNTPs, 0.8M Betaine and 8U of Bst polymerase (Large 

fragment; New England Biolabs) was added to the mix containing 1X reaction buffer supplied with 

the enzyme. To this 4μl of DNA eluted  from the FTA cards was added to make up to 25μl total 

reaction volume. The reaction was incubated for 1 hour at 62oC followed by inactivation of the Bst 

polymerase at 80oC for 4 minutes. Two micro litres of a 1/20 dilution of SYBR Green in water was 

then added and the tube gently agitated as it was observed for colour change. 

Similar  conditions  and  reagent  concentrations  were  applied  for  the  RIME‐LAMP  using  the 

primers described by Njiru et al.2008 (20). 

 

Results 

The content of this paper is limited to the characterization of infecting trypanosomes in patient 

blood  spotted  on  FTA  cards.  The  results  of  the  clinical  trials  and  the  patient  follow‐up  are 

reported elsewhere (Kuepfer et al., manuscript in preparation). 

A total of  128 samples (59 from Uganda and 69  from Tanzania) were analyzed. Signals could be 

obtained  from PCR only after nesting with products of the  first round amplification. Even then, 

TgSGP‐PCR was only positive in a  laboratory strain included as a control (Figure 1.), but yielded 

no  signal  from  any  of  the DNAs  eluted  from  FTA  cards. Overall,  SRA‐PCR was  positive  in  101 

samples  (78.9%  sensitivity;  95%  CI  of  71.1‐85.1%),),  but  was  less  sensitive  for  samples  from 

Tanzania (49/69; 71.0% with 95% CI of 59.4‐80.4%) than for Ugandan samples (52/59; 88.1% with 

95%  CI  of  77.5‐94.1%).  The  difference  was  significant  (χ2  =  5.6;  P  =  0.018)  and  could  not  be 

attributed  to  differences  in  parasitaemia.  All  the  cases,  but  one  Ugandan,  had  parasites 

demonstrated  in  stained  smears  at  diagnosis  (table  1),  indicating  presence  of  similar  parasite 

numbers within  the  samples.  So  the  observed  difference  could have  been  a  result  of  an  event 

Page 78: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Molecular epidemiology   

 

73 

happening  at  some  stage  from  FTA  preparation,  storage,  or  transportation  to  Makerere 

University. 

SRA‐LAMP on  the other hand was positive  in  120 of  the cases, yielding an overall  sensitivity of 

93.8%  (88.2‐96.8%  as  the  95%  CI). Upon  discrimination  between  the  2  centres,  it was  found 

positive in 66/69 samples from Tanzania (95.7% sensitivity; 95% CI of 88.0‐98.5%) while Ugandan 

samples (54/59) could be detected with 91.5% sensitivity (95% CI=81.7‐96.3%). The difference  in 

sensitivity of SRA‐LAMP for the two countries was insignificant (χ2 = 0.9; P >0.05).  

RIME‐LAMP  detected  the  highest number  of  cases  and was  positive  in  122  samples,  giving  an 

overall  sensitivity  of  95.3%  (95%  CI=90.2‐97.8%).  It missed  2  samples  from  Tanzania  (97.1% 

sensitivity; 95% CI=90.0‐99.2%) and 4 from Uganda (93.2% sensitivity; 95% CI=83.8‐97.3%): this 

was  again  not  a  significant  difference  in  sensitivity  of  RIME‐LAMP  in  samples  from  the  2 

countries (χ2 = 1.1; P >0.05). 

For all the 4 methods executed, no amplification was possible  in 3 of the samples from Uganda, 

although  trypanosomes  had  been  demonstrated  in  stained  smears.  Amplification  results were 

consistent  with  those  expected  from  the  control  samples:  SRA‐PCR  and  both  LAMPs  were 

positive in the laboratory T. b. rhodesiense strain (ALo1), while RIME‐LAMP but not SRA‐PCR or 

SRA‐LAMP was positive for the T. b. brucei strain (GVR35, table 1) 

 

Discussion 

Continued  lack  of  new  drugs  is  a  serious  problem  for  HAT  control  whose  mainstay  is 

chemotherapeutic intervention. The latest drug to have been registered is eflornithine, way back 

in  the  1990s  following  its  evaluation  against  T.b.  gambiense  (21). More  recently,  the  clinical 

programme  assessing  pafuramidine  maleate  (DB289)  was  terminated  in  Phase  III  due  to 

previously unobserved toxicity (22). Thus for a long time to come control will still solely depend 

on the existing “ancient” tools of which melarsoprol continues to play a central role particularly 

for treatment of T.b. rhodesiense. The IMPAMEL III trials were conducted to assess the safety and 

efficacy of  the abridged  10‐day  schedule  recently  recommended  for  treatment of  late  stage T.b. 

gambiense  sleeping  sickness  with  melarsoprol  (13‐16).  The  alternative  treatment  schedule  is 

advantageous because of its practical application (no dose adjustments, shortened treatment) and 

the apparent socio‐economic advantages (shorter hospitalisation,  less drug per patient, cheaper, 

increased hospital capacity). However,  it  remained uncertain whether  the observation could be 

extrapolated to the case of the acute T.b. rhodesiense. Some fears could arise  from the school of 

thought  that melarsoprol accumulation  in  the  central nervous  system  could be different  in  the 

Page 79: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 3 

   74 

two disease forms, probably resulting from differential damage to the blood‐brain‐barrier by the 

two  sub‐species.  The  major  problem  with  melarsoprol  is  characteristic  encephalopathic 

syndromes that occur  in up to 10% of treated patients (23)  leading to the death of about 50% of 

those affected (24). It was therefore essential that patients enrolled to the IMPAMEL III trials were 

confirmed as true T.b. rhodesiense infections, especially given the epidemiological circumstances 

at each of  the  two  trial  sites. Lwala hospital caters  for  the new outbreak areas  stretching as  far 

north as Lira District where a T.b. rhodesiense was isolated within 150km of known T.b. gambiense 

foci (2). North‐western Tanzania on the other hand has over the past decade seen refugee influx 

from areas affected by civil strife in Central Africa. These refuges are feared to be a possible route 

of  introduction of T.b. gambiense  to co‐exist with the east and southern African disease.  In  this 

study, we have not  encountered  any T.b.  gambiense  in  samples  taken  at  the  two  centres until 

August 2008, as determined by specific PCRs and LAMP. This data  is welcome given the risk of 

the  possible  co‐existence  of  the  two  subspecies.  If  they  become  sympatric,  it  will  be  a  great 

challenge  for  HAT  control  and  create  a  major  public  health  problem.  Patient  management 

requires high‐level, disease‐specific expertise for proper diagnosis, treatment and follow‐up of the 

patients. In the case of diagnosis: screening with the Card Agglutination Test for Trypanosomiasis 

(CATT) (25) is part of the diagnostic algorithm for T.b. gambiense (26), but the test misses most 

T.b. rhodesiense infections. On one hand, the latter has no field adapted serological screening and 

all  suspicious  cases  are  directly  subjected  to  the  laborious  parasitological  tests. On  the  other 

hand,  if  used  for  screening without  concentration  of  the  body  fluids,  parasitological  tests  are 

likely to miss more T.b. gambiense due to the characteristically lower parasitaemia than the acute 

disease. In addition, medical staff used to the prominent appearance of T.b. rhodesiense infections 

might  inevitably overlook a T.b. gambiense  infection which  is characterized by rather unspecific 

and often subtle signs and symptoms. Thus, co‐existence of  the  two could  lead  to a number of 

patients passing undetected by inappropriate diagnostic approaches.  

For treatment, it is known that T.b. rhodesiense exhibits innate resistance to eflornithine (9), such 

that any  such diagnosed  in presumed T.b. gambiense  foci  is  likely  to be non‐responsive  to  this 

intervention.  Further,  patients  generally  present  in  very  advanced  disease  stages.  Given  the 

acuteness of T.b.  rhodesiense HAT,  there  is not much  time  left  to  initiate  treatment and major 

delays can be fatal.  

Molecular diagnostics are theoretically of unmatched sensitivity since they involve amplification 

of specific targets within the parasite. Although they are of unrivalled specificity, these methods 

when used for HAT detection so far fall short of the expected sensitivity and usually yield much 

lower  figures when  compared  to parasitological methods. The main  reason behind  this are  the 

Page 80: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Molecular epidemiology   

 

75 

characteristically low parasitaemia in HAT and the fact that the patient tissue (blood or CSF) has 

to be processed to isolate DNA and get rid of potential PCR inhibitors. It is inevitable that during 

the elaborate purification processes, some of the scanty parasite DNA could be lost. Besides, the 

subspecies specific targets happen to be single copy genes whose abundance in a low parasitaemic 

tissue is further compromised. Thus, nested PCR has to be done to amplify the SRA and TgSGP to 

a  level  that  can  be  visualized  on  a  gel,  adding  to  the  duration  between  sampling  and  actual 

reading of  the  results. For  those  reasons and  the high  level  technology  required,  it  is presently 

inconceivable that PCR based methods will in the near future be integrated into routine point of 

care diagnosis. 

This  is the  first study to publish data on such a big collection of  field samples.  It has generated 

current  information  on  the  potential  strain  overlap  and  allowed  for  comparison  of molecular 

diagnostic techniques that would otherwise not have been possible. Of particular interest was the 

use  of  the  recently  published  LAMP  tests  (19,  20). Although  our  primary  aim was  to  identify 

infecting subspecies,  it gave an opportunity to gain  insights  into the diagnostic potential of this 

technique.  The  sensitivities  observed  in  this  study  (compared  to  PCR  based methods)  are  the 

highest so far reported, yet the method is relatively easier to execute. Comparing RIME‐LAMP to 

SRA‐PCR, there was a poor agreement between the two tests (kappa 0.11) with the latter detecting 

only 80.3% of the samples detected by RIME‐LAMP as positive (n=122). This points to a significant 

difference in sensitivities of the two tests (χ2 = 15.3; P<0.001). Similarly, there was poor agreement 

between  SRA‐PCR  and  SRA‐LAMP  (Kappa  0.08)  and  the  former  detected  80%  of  the  samples 

SRA‐LAMP  confirmed as positive. The difference  in  sensitivities of SRA‐PCR  (78.9%) and SRA‐

LAMP  (93.8%)  was  found  to  be  significant  (χ2  =  11.9;  P=0.001).  Neither  was  there  a  strong 

agreement  between  SRA‐LAMP  and  RIME‐LAMP  (kappa  value  0.39):  however,  the  former 

detected 95.9% of what RIME‐LAMP detected as positive. Their overall sensitivities were 93.8% 

and  95.3%  respectively,  and  there was  no  significant  difference  between  the  two  (χ2  =  0.302; 

P>0.05). That means that either test can be reliably used to detect HAT due to T.b. rhodesiense.  

The  advantages  of  LAMP  can  not  be  over  emphasized: we  could  get  results within  1  hour  of 

initiation by adding SYBR Green and observing for colour change as previously reported (19, 20). 

LAMP therefore has great potential application  in resource poor settings since  it can as well be 

done in a water bath. What would be required is further reduction of required manipulations by 

provision  of  kits  in  which  all  reactants  (preferably  lyophilized)  are  included.  In  this  way, 

personnel at the diagnostic centre would only need to add the reaction buffer and patient sample 

before starting the reaction. LAMP could also be used to confirm cure. Our results warrant bigger 

case‐control studies to particularly generate more data on sensitivity, specificity as well as positive 

Page 81: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 3 

   76 

and  negative  predictive  values  of  LAMP.  This  will  pave  the  way  for  its  implementation  as  a 

routine diagnostic which may eventually decrease the number of cases that still go undetected by 

the characteristically  low sensitivity of parasitological tests in current use. Efforts should also be 

made to devise a T.b. gambiense specific LAMP based on TgSGP, to keep track of possible merger 

of the two diseases in suspect epidemics.  

It has to borne in mind however, that even in presence of molecular diagnostics of unprecedented 

sensitivity, HAT case definition will remain demonstration of trypanosomes  in some body  fluid. 

The molecular methods will nevertheless go a  long way  to detect aparasitaemic cases on which 

extra effort will be made by health personnel to search for trypanosomes before prescriptions can 

be made. 

 

Acknowledgements 

The authors wish to acknowledge Dr. Emma Peter Hhary and Betty Akello as well as the entire 

teams at Lwala Hospital and Kaliua Health Centre for their active participation during sampling, 

treatment and follow‐up of the trial participants. Dr. Abbas Kakembo at the Uganda Ministry of 

Health,  Dr.  Mpairwe  Allan  and  Dr.  Andrew  Edielu  of  Lwala  Hospital  as  well  as  Dr.  Lucas 

Matemba are acknowledged  for  their untiring  support  throughout  the project. Dr.  John Enyaru 

(Makerere University Faculty of Science) is thanked for provision of some of the LAMP primers. 

Funding  was  provided  by  the  Swiss  Agency  for  Development  and  Cooperation  (SDC)  Grant 

Number  7F‐01977.02  (phase  extension),  the  International  Consortium  for  Parasitic  Drug 

Discovery (CPDD) led by the University of North Carolina, Chapel Hill, USA which is supported 

by the Bill & Melinda Gates Foundation, the Swiss Tropical Institute and the Makerere University 

Faculty of Veterinary Medicine to whom we are indebted. 

 

Page 82: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Molecular epidemiology   

 

77 

 

Trypanosomes were demonstrated by stained smears  in all except  12008,  indicating comparable 

parasitaemia that should have been detected by molecular methods. All patient samples analysed 

were negative for the T. b. gambiense specific (TgSGP)‐PCR. n.a.= not applicable. 

 

Table 1. Samples for which the SRA‐PCR or LAMP were negative. 

Code  Site  Stained blood  SRA‐PCR  SRA‐LAMP  RIME‐LAMP 11007  Kaliua  +  ‐  +  + 11013  Kaliua  +  ‐  +  + 11020  Kaliua  +  +  +  ‐ 11025  Kaliua  +  +  ‐  + 11035  Kaliua  +  +  +  ‐ 11038  Kaliua  +  +  ‐  + 11044  Kaliua  +  +  ‐  + 11050  Kaliua  +  ‐  +  + 11051  Kaliua  +  ‐  +  + 11052  Kaliua  +  ‐  +  + 11053  Kaliua  +  ‐  +  + 11054  Kaliua  +  ‐  +  + 11055  Kaliua  +  ‐  +  + 11056  Kaliua  +  ‐  +  + 11057  Kaliua  +  ‐  +  + 11058  Kaliua  +  ‐  +  + 11059  Kaliua  +  ‐  +  + 11060  Kaliua  +  ‐  +  + 11061  Kaliua  +  ‐  +  + 11062  Kaliua  +  ‐  +  + 11063  Kaliua  +  ‐  +  + 11064  Kaliua  +  ‐  +  + 11065  Kaliua  +  ‐  +  + 11066  Kaliua  +  ‐  +  + 11068  Kaliua  +  ‐  +  + 12004  Lwala  +  +  ‐  + 12006  Lwala  +  ‐  +  + 12008  Lwala  ‐  ‐  +  + 12009  Lwala  +  ‐  +  + 12025  Lwala  +  +  +  ‐ 12041  Lwala  +  +  ‐  + 12058  Lwala  +  ‐  +  + 12061  Lwala  +  ‐  ‐  ‐ 12062  Lwala  +  ‐  ‐  ‐ 12065  Lwala  +  ‐  ‐  ‐ ALo1  Lab T.b.rh  n.a.  +  +  ‐ GVR35  Lab T.b.b.  n.a.  ‐  ‐  +  

Page 83: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 3 

   78 

Figure 1: Representative gels to show signals obtained for the SRA‐ and TgSGP‐ PCRs from corresponding 

templates.  Lane  1  had  laboratory  T.  b.  rhodesiense  strain  (ALO1)  and  lane  2  had  the  Laboratory  T.  b. 

gambiense strain  (ELIANE) while  lanes 3‐10 had samples  from patients. No TgSGP signals were obtained 

from any of the FTA cards spotted with patient blood. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 2. Representative RIME‐LAMP reactions from selected patient samples. Templates in tubes 1‐18 were 

samples  from  Tanzania while  19‐38  contained  samples  from Uganda.  Tube  39  had  the  laboratory  T.  b. 

rhodesiense (ALo1), tube 40 had the  laboratory T. b. brucei (GVR35) while tubes 41 and 42 were negative 

controls in which 5μl water was added as template. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 84: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Molecular epidemiology   

 

79 

References 

1. Fevre  EM,  Coleman  PG,  Odiit M, Magona  JW, Welburn  SC, Woolhouse ME.  The  origins  of  a  new Trypanosoma  brucei  rhodesiense  sleeping  sickness  outbreak  in  eastern  Uganda.  Lancet.  2001  Aug 25;358(9282):625‐8. 

2. Picozzi K, Fevre EM, Odiit M, Carrington M, Eisler MC, Maudlin I, et al. Sleeping sickness in Uganda: a thin line between two fatal diseases. Bmj. 2005 Nov 26;331(7527):1238‐41. 

3. De Greef C, Chimfwembe E, Kihang'a Wabacha J, Bajyana Songa E, Hamers R. Only the serum‐resistant bloodstream  forms  of Trypanosoma  brucei  rhodesiense  express  the  serum  resistance  associated  (SRA) protein. Ann Soc Belg Med Trop. 1992;72 Suppl 1:13‐21. 

4. Gibson W,  Backhouse  T, Griffiths A.  The  human  serum  resistance  associated  gene  is  ubiquitous  and conserved  in  Trypanosoma  brucei  rhodesiense  throughout  East  Africa.  Infect  Genet  Evol.  2002 May;1(3):207‐14. 

5. Radwanska M, Chamekh M, Vanhamme  L, Claes  F, Magez  S, Magnus E,  et  al. The  serum  resistance‐associated gene as a diagnostic tool for the detection of Trypanosoma brucei rhodesiense. Am J Trop Med Hyg. 2002 Dec;67(6):684‐90. 

6. Berberof M, Perez‐Morga D, Pays E. A receptor‐like flagellar pocket glycoprotein specific to Trypanosoma brucei gambiense. Mol Biochem Parasitol. 2001 Mar;113(1):127‐38. 

7. Radwanska M, Claes F, Magez S, Magnus E, Perez‐Morga D, Pays E, et al. Novel primer  sequences  for polymerase chain reaction‐based detection of Trypanosoma brucei gambiense. Am J Trop Med Hyg. 2002 Sep;67(3):289‐95. 

8. Chappuis F, Udayraj N, Stietenroth K, Meussen A, Bovier PA. Eflornithine  is safer  than melarsoprol  for the treatment of second‐stage Trypanosoma brucei gambiense human African trypanosomiasis. Clin Infect Dis. 2005 Sep 1;41(5):748‐51. 

9. Iten M, Matovu E, Brun R, Kaminsky R.  Innate  lack of  susceptibility of Ugandan Trypanosoma  brucei rhodesiense to DL‐alpha‐difluoromethylornithine (DFMO). Trop Med Parasitol. 1995 Sep;46(3):190‐4. 

10.Friedheim  EAH.  Mel  B  in  the  treatment  of  human  trypanosomiasis.  American  Journal  of  Tropical Medicine and Hygiene. 1949;29:173‐80. 

11. Burri C, Baltz T, Giroud C, Doua F, Welker HA, Brun R. Pharmacokinetic properties of the trypanocidal drug melarsoprol. Chemotherapy. 1993;39(4):225‐34. 

12.Burri  C,  Keiser  J.  Pharmacokinetic  investigations  in  patients  from  northern  Angola  refractory  to melarsoprol treatment. Trop Med Int Health. 2001 May;6(5):412‐20. 

13.Burri C, Nkunku S, Merolle A, Smith T, Blum J, Brun R. Efficacy of new, concise schedule for melarsoprol in treatment of sleeping sickness caused by Trypanosoma brucei gambiense: a randomised  trial. Lancet. 2000 Apr 22;355(9213):1419‐25. 

14.Blum J, Burri C. Treatment of  late stage sleeping sickness caused by T.b. gambiense: a new approach to the use of an old drug. Swiss Med Wkly. 2002 Feb 9;132(5‐6):51‐6. 

15.Schmid C, Nkunku S, Merolle A, Vounatsou P, Burri C. Efficacy of 10‐day melarsoprol schedule 2 years after treatment for late‐stage gambiense sleeping sickness. Lancet. 2004 Aug 28;364(9436):789‐90. 

16.Schmid C, Richer M, Bilenge CM, Josenando T, Chappuis F, Manthelot CR, et al. Effectiveness of a 10‐Day Melarsoprol  Schedule  for  the Treatment  of  Late‐Stage Human African Trypanosomiasis: Confirmation from a Multinational Study (Impamel II). J Infect Dis. 2005 Jun 1;191(11):1922‐31. 

17.Becker  S,  Franco  JR,  Simarro  PP,  Stich  A,  Abel  PM,  Steverding  D.  Real‐time  PCR  for  detection  of Trypanosoma brucei in human blood samples. Diagn Microbiol Infect Dis. 2004 Nov;50(3):193‐9. 

Page 85: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 3 

   80 

18.Maina NW, Oberle M, Otieno C, Kunz C, Maeser P, Ndung'u  JM,  et  al.  Isolation  and propagation  of Trypanosoma brucei gambiense  from sleeping sickness patients  in south Sudan. Trans R Soc Trop Med Hyg. 2007 Jun;101(6):540‐6. 

19.Njiru ZK, Mikosza AS, Armstrong T, Enyaru JC, Ndung'u JM, Thompson AR. Loop‐Mediated Isothermal Amplification (LAMP) Method for Rapid Detection of Trypanosoma brucei rhodesiense. PLoS Negl Trop Dis. 2008;2(1):e147. 

20.Njiru  ZK, Mikosza  AS, Matovu  E,  Enyaru  JC, Ouma  JO,  Kibona  SN,  et  al.  African  trypanosomiasis: sensitive and rapid detection of  the sub‐genus Trypanozoon by  loop‐mediated  isothermal amplification (LAMP) of parasite DNA. Int J Parasitol. 2008 Apr;38(5):589‐99. 

21.Van Nieuwenhove S, Schechter PJ, Declercq  J, Bone G, Burke  J, Sjoerdsma A. Treatment of gambiense sleeping  sickness  in  the  Sudan  with  oral  DFMO  (DL‐alpha‐difluoromethylornithine),  an  inhibitor  of ornithine decarboxylase; first field trial. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1985;79(5):692‐8. 

22.Pohlig  G,  Bernhard  S,  Blum  J,  Burri  C, Mpanya  Kabeya  A,  Fina  Lubaki  J‐P,  et  al.  Phase  3  trial  of pafuramidine maleate  (DB289), a novel, oral drug,  for  treatment of  first  stage  sleeping  sickness: Safety and Efficacy.  57th Meeting of the American Society of Tropical Medicine & Hygiene; 2008; New Orleans; 2008. p. Accepted. 

23.Pepin  J,  Milord  F.  African  trypanosomiasis  and  drug‐induced  encephalopathy:  risk  factors  and pathogenesis. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1991 Mar‐Apr;85(2):222‐4. 

24.WHO.  Epidemiology  and  control  of  African  trypanosomiasis.  Report  of  a WHO  Expert  Committee. World Health Organ Tech Rep Ser. 1986;739:1‐127. 

25.Magnus E, Vervoort T, Van Meirvenne N. A card‐agglutination test with stained trypanosomes (C.A.T.T.) for the serological diagnosis of T.b. gambiense trypanosomiasis. Ann Soc Belg Med Trop. 1978;58(3):169‐76. 

26.Chappuis  F,  Loutan  L,  Simarro  P,  Lejon V,  Buscher  P. Options  for  field  diagnosis  of  human  african trypanosomiasis. Clin Microbiol Rev. 2005 Jan;18(1):133‐46. 

 

Page 86: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Clinical presentation  

 

81 

 

 

 

Chapter 4 

 

Clinical presentation of T.b. rhodesiense sleeping sickness in 

second stage patients from Tanzania and Uganda 

 

Irene Kuepfer1, Mpairwe Allan2, Andrew Edielu2, Emma Peter Hhary3, Enock Matovu4, Christian 

Burri1, Johannes Blum1 

 

1Swiss  Tropical  Institute,  Basel,  Switzerland,  2Lwala  Hospital,  Lwala,  Uganda,  3Kaliua  Health 

Centre, Kaliua, Tanzania, 4Makerere University, Kampala, Uganda 

 

 

This manuscript will be submitted to the American Journal of Tropical Medicine and Hygiene 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Patient treated at Lwala Hospital, Uganda 

Page 87: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 4 

 

   82 

Abstract 

In the framework of a clinical trial program we collected the first prospective and structured data 

on the clinical presentation of the T.b. rhodesiense sleeping sickness in 138 second stage patients 

from Tanzania and Uganda. Significant differences in diagnostic parameters and clinical signs and 

symptoms were observed: the mean white blood cell (WBC) counts  in Tanzania (135 cells/mm3) 

was  significantly higher  than  in Uganda  (37  cells/mm3; p<0.0001). Unspecific  signs of  infection 

(lymphadenopathy, hepatomegaly, splenomegaly) and pruritus were more common  in Ugandan 

patients whereas neuro‐psychiatric  signs and  symptoms  such as  sleeping disorders,  tremor and 

aggressiveness were more common in Tanzanian patients. Bias due to observation, co‐infections 

or differences  in  the patient  cohorts  appeared  to be unlikely  and differences  in health  seeking 

behaviour  leading  to  a  late  onset  of  treatment  could  be  ruled  out.  The  two  trypanosome 

populations could not be genetically distinguished with the currently available primers.  

 

Introduction 

Human  African  Trypanosomiasis  (HAT),  better  known  as  sleeping  sickness,  is  caused  by  the 

protozoan  parasites  T.b.  gambiense  (West  and  Central  Africa)  and  T.b.  rhodesiense  (East  and 

South Africa). The disease  is solely  transmitted by  tsetse  flies (Glossina ssp.). 60 Mio. people  in 

the rural areas of most of sub Saharan Africa live at risk of infection, but less than 10% are under 

adequate  surveillance  (1),  reflecting  its  neglected  status.  Sleeping  sickness  caused  by  either 

subspecies presents in two disease stages defined as the first, or haemo‐lymphatic stage and the 

second, meningo‐encephalitic  stage. Diagnosis of HAT  is made  in blood and  the  staging of  the 

disease by analysis of the cerebrospinal fluid (CSF). The second stage is defined by the presence of 

trypanosomes and/or an elevated white blood cell (WBC) count (≥5WBC/mm3). The stage of the 

disease as well as  the  type of  infection direct  the choice of  treatment. However, T.b. gambiense 

and T.b. rhodesiense can only be genetically distinguished by PCR analysis. The detection of the 

human  serum  resistance‐associated  (SRA)  gene  unequivocally  identifies  T.b.  rhodesiense 

trypanosomes (2, 3). In the field, the type of infection is entirely determined by the geographical 

location of the patient. In Uganda, the only country where both forms of the disease are present, a 

potential geographical overlap of the two endemic areas has become likely (4) and would hamper 

proper diagnosis and treatment of HAT. 

While  often  considered  together,  Gambiense  and  Rhodesiense  HAT  are  different  diseases, 

clinically  and  epidemiologically  (5).  While  T.b.  gambiense  HAT  is  a  chronic  disease,  T.b. 

rhodesiense has an acute disease progression. If  left untreated, both forms of HAT are fatal. The 

Page 88: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Clinical presentation  

 

83 

mean time to reach the second stage has been estimated at over one year for T.b. gambiense (6) 

but only 3 weeks for T.b. rhodesiense HAT (7). Correspondingly, average times from infection to 

death are almost 3 years and 6 to 12 months, respectively (6, 7). There are no specific clinical signs 

and  symptoms  in  the  first  stage;  fever,  headache  and  loss  of  appetite  are  common.  In  T.b. 

rhodesiense  the  presence  of  a  chancre  at  the  site  of  the  infective  bite may  be  indicative  for  a 

trypanosome  infection.  In  the  second  stage of  the disease characteristic neuro‐psychiatric  signs 

and  symptoms  occur:  severe  endocrinological  and  mental  disturbances  and  severe  motor 

problems are the main signs (8).  

A diversity of  forms of clinical progression  from asymptomatic  to acute have been  reported  for 

T.b.  gambiense  infections  (9‐11). This  seems  to  be  even more  pronounced  for T.b.  rhodesiense, 

where  a wide  spectrum  of disease  severity  ranging  from  a  chronic disease pattern  in  southern 

countries  of  East  Africa  with  existing  reports  of  asymptomatic  carriers  (12)  to  an  increase  in 

virulence towards the north had been described (13). Even though those differences were already 

described more than 60 years ago (14) the first comparative study was only carried out in 2004: on 

the basis of the SRA gene polymorphism, trypanosomes isolates from Uganda (acute profile) and 

Malawi (chronic profile) confirmed to be of different genotypes. However, the clinical description 

of patients in this study was limited to the presence of chancre and the self‐reported duration of 

illness  (15).  Another  hypothesis  postulates  that  the  differences  in  disease  severity  could  be 

attributed to differences in genetic resistance to trypanosomiasis among host populations (14).  

From the estimated 50’000 to 70’00 cases per year (16) , over 97% are T.b. gambiense cases and 

only a few thousand are due to T.b. rhodesiense (17).  Therefore, most literature concentrates on 

T.b. gambiense HAT and its clinical picture and related cardiac and endocrinological disorders 

have been extensively described (18‐25). On the other hand, the literature on the clinical aspects 

of T.b. rhodesiense HAT is scarce. We could identify four studies describing its clinical 

presentation (see table 1) and only one was based on a standardized questionnaire (26). 

Page 89: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 4 

 

   84 

 

In this paper we describe the first prospective and structured study of the clinical presentation of 

T.b. rhodesiense HAT and will compare our findings to the existing literature. 

Factors  that  could  explain  the  different  clinical  presentation  in  the  two  countries  include  an 

observation bias, concomitant  infections, differences  in  the patient cohorts or  the admission of 

the  patients  at  different  time  points  of  infection  and will  be  discussed. We will  also  consider 

differences in host and parasite genetics. 

 

Materials and Methods 

Study  design  and  data  collection.  The  IMPAMEL  III  program  (2006‐2009) was  conducted  in 

order  to  assess  the  safety  and  efficacy  of  the  abridged,  10‐day  melarsoprol  schedule  for  the 

treatment of second stage HAT (27, 28)  in T.b. rhodesiense patients. Two trials,  first a proof‐of‐

concept trial in 60 patients and a utilization study in an additional 78 patients were sequentially 

conducted  in  the T.b.  rhodesiense  endemic  regions of Tanzania  and Uganda. The  studies have 

been  approved  by  the  ethics  committees  in  Tanzania  (National  Institute  for  Medical 

Table 1: Published literature on the clinical aspects of T.b. rhodesiense HAT.  

   Buyst (1977)  Boatin (1986)  Wellde (1989)  Mbulamberi (1987) Number of patients  385  60  96  3152 Country  Zambia  Zambia  Zambia  Uganda Disease stage of patients  2nd stage  2nd stage  2nd stage  1st stagea Male/female ratio  NA  1.73  1.53  1.1 Clinical signs and symptoms (%)             

Chancre  NA  5  15.6  19 Headache  66.2  73.3  95.8  95.8 Fever  31.2  71.7  36.4  96.8 Lymphadenopathy  80.5  NA  86.4  17.6 Itching or pruritus  N.A.  35  53.1  NA Oedema of face  30.1b  21.7  3.1  27.5 Swelling of legs  NA  43.3  25.3  NA Joint pains  NA  65  88.5  95 Daytime sleep  NA  63.3  70.8  26.8c Nighttime sleep  NA  28.3  NA  NA Abnormal coordination  NA  NA  51  NA Abnormal speech  NA  NA  38.5  NA Mental confusion   17.4  NA  NA  NA 

NA: not applicable; a 98.7% of the patients were in the first stage and 1.3% of the patients in the second stage of the disease; b reported as oedema, c reported as somnolence 

 

Page 90: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Clinical presentation  

 

85 

Research/NIMR) and Uganda (Ministry of Health) and the ethics committee of both cantons of 

Basel (EKBB), Switzerland. Before first patient enrolment the study was registered in the database 

of the current controlled trials (ISRCTN40537886).  

Eligible for enrolment were second stage patients with a minimum age of 6 years and confirmed 

second  stage HAT. Moribund or unconscious patients as well as pregnant women and patients 

with first stage infection were excluded.  

Diagnosis of HAT was made  in blood and  in the cerebrospinal  fluid (CSF). Blood was examined 

using microscopy  and/or  the  haematocrit  centrifugation  technique  (29).  If  trypanosomes were 

present, a  lumbar puncture was performed  for disease staging. Analysis of the CSF was done by 

direct microscopy and/or  single modified centrifugation  technique and white blood cell  (WBC) 

count  using  counting  chambers.  Second  stage  infections  were  confirmed  by  the  presence  of 

trypanosomes and/or ≥ 5 WBC/mm3 in the CSF.  

For all 138 patients enrolled, the local principle investigator recorded data in an individual set of 

case  report  forms  (CRF):  information  on  demographics,  diagnosis,  duration  of  signs  and 

symptoms prior  to  the diagnosis and clinical  signs and  symptoms at  admission were  collected. 

The assessment of clinical signs and symptoms used a graded scale for severity (grade 1, 2).  

Data management and statistical analysis. All data were double entered and verified using Epi 

Data 3.1  software  (www.epidata.dk) and analysis was accomplished with  the  statistical  software 

package STATA Version IC10.0 (STATATM, StataCorp, USA). The statistical analysis was performed 

comparing  proportions  with  the  Pearson  chi  square,  means  with  the  Student’s  t  test  and 

distributions with the Kruskal‐Wallis test. 

 

Results 

A  total  of  138  late  stage  T.b.  rhodesiense  patients were  enrolled. Demographic  and  diagnostic 

baseline  characteristics  of  the  study  population  are  shown  in  table  2.  The  proportion  of male 

(57.2%) and female (42.8%) patients was similar. 18.8% (26) trial participants were younger than 

16 years whereof 88.5%  (23) were enrolled  in Uganda. Significantly more patients  from Uganda 

had a body mass index (BMI) below 16.5 (p<0.0001). Trypanosomes were more often identified in 

the  blood  of  Tanzanian  patients,  although  the  difference  did  not  reach  statistical  significance 

(99% vs. 91%, p=0.0524) whereas  the  frequency of  trypanosomes  in CSF did not differ  (80% vs. 

86%, p=0.3690). Country specific differences were observed  for the WBC counts  in the CSF: the 

mean WBC count in Tanzania was 135 (±85) and 37 (±40) in Uganda (p<0.0001). 

 

Page 91: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 4 

 

   86 

 

Table 2: Demographic and diagnostic baseline characteristics of the study population. 

   Total (n=138)    Tanzania (n=69)    Uganda (n=69)    n  %    n  %    n  %                  Age, mean ± SD  35±19      38±15      32±22   Age, range  6‐85      9‐70      6‐85   Male female ratio  1.34      1.38      1.3   Age below 16 years  26      3      23                    Nutritional status                 BMI1 (kg/m2) ‐ mean ± SD  18.5±3.4      19.6±2.5      17.3±3.8   BMI<16.5  38  28    5  7    33  48                  Malaria positive on admission  57  41    55  80    2  3                  Diagnostic findings                 Trypanosomes in blood  131  95    68  99    63  91 Trypanosomes in CSF2  114  83    55  80    59  86 WBC3 count in CSF                 0 ‐ 20 cells/ul ‐ no. (%)  35  25    0      35  51 21 ‐ 100 cells/ul ‐ no. (%)  52  38    23  33    29  42 > 100 cells/ul ‐ no. (%)  51  37    46  67    5  7 Median  70      134      20   Mean ± SD  86±82        135±85        37±40    Note: 1Body Mass Index, 2 CSF: cerebrospinal fluid, 3 WBC: white blood cell 

Page 92: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Clinical presentation  

 

87 

The  clinical  signs  and  symptoms  reported  at  baseline  are  summarized  in  table  3. The  level  of 

significance (95%) between patients in Tanzania and Uganda is also shown.  

 

 

Table 3: Clinical signs and symptoms of study population at baseline. 

   Total (n=138)     Tanzania (n=69)     Uganda (n=69)     Statistical     n  %     n  %     n  %     test Self reported duration of illness                     up to 1month  40  29    15  22    25  36     2‐3 months  52  38    32  46    20  29     more than 3 months  46  33    22  32    24  35                          Mean reporting time to  health facility in months (range) 

3  (0‐12)      3.2  

(1‐12)      2.8  (0‐7)      p=0.2683 

                     Clinical manifestations                     Lymphadenopathy   27  19.6    7  10.1    20  29.0    p=0.0053 General Body Pain  132  95.7    69  100.0    63  91.3    p=0.0123 Headache  128  92.8    65  94.2    63  91.3    p=0.5114 Fever (>37.5°C)  41  29.7    20  29.0    21  30.4    p=0.8522 Fever (>38.5°C)  9  6.5    3  4.3    6  8.7    p=0.3010 Joint pains  129  93.5    67  97.1    62  89.9    p=0.0847 Diarrhea   9  6.5    1  1.4    8  11.6    p=0.0158 Pruritus  21  15.2    4  5.8    17  24.6    p=0.0003 Oedema  40  29.0    26  37.7    14  20.3    p=0.0244 Dyspnoe   10  7.2    1  1.4    9  13.0    p=0.0086 Cough  27  19.6    8  11.6    19  27.5    p=0.0183 Tremor  54  39.1    43  62.3    11  15.9    p<0.0001 Hepatomegaly  25  18.1    4  5.8    21  30.4    p=0.0002 Splenomegaly  51  37.0    11  15.9    40  58.0    p<0.0001 Walking difficulties  75  54.3    35  50.7    40  58.0    p=0.3928 Abnormal movements  36  26.1    31  44.9    5  7.2    p<0.0001 Sleeping disorder daytime  105  76.1    66  95.7    39  56.5    p<0.0001 Sleeping disorder nighttime  88  63.8    64  92.8    24  34.8    p<0.0001 Strange behaviour  25  18.1    15  21.7    10  14.5    p=0.2691 Disturbed appetite  120  87.0    60  87.0    60  87.0    p=1 Inactivity  100  72.5    57  82.6    43  62.3    p=0.0076 Speech impairment  16  11.6    6  8.7    10  14.5    p=0.2875 Aggressiveness  45  32.6     43  62.3     2  2.9     p<0.0001 Note: 1Body Mass Index, 2 CSF: cerebrospinal fluid, 3 WBC: white blood cell 

Page 93: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 4 

 

   88 

Unspecific signs of infection (lymphadenopathy, hepatomegaly, splenomegaly) and pruritus were 

more  frequent  in  Uganda  than  in  Tanzania.  Also  diarrhea,  dyspnoe  and  cough  were  more 

frequent  in Uganda  than  in Tanzania. General  body  pain  and  oedema were more  common  in 

Tanzania than in Uganda as well as most of the characteristic signs and symptoms related to CNS 

involvement:  tremor,  abnormal movement,  sleeping disorders  at day  and night  time,  inactivity 

and  aggressiveness.  No  difference  was  observed  for  strange  behaviour,  walking  difficulties, 

disturbed appetite and speech impairment.  

Clinical  suspicion  for  cardiac  insufficiency was  found  in  both  centres:  indication  for  left heart 

insufficiency (combination of cough and dyspnoe) and right heart  insufficiency (combination of 

odemea and hepatomegaly) was seen for each in 3.6% of the patients.  

To draw conclusions on changes  in clinical presentation and diagnostic  findings over  time,  the 

study  population was  categorized  in  3  groups  according  the  self‐reported  time  of  illness.  29% 

reported to the health centre within one month of illness, 38% reported after 2‐3 months and 33% 

after more that 3 months of  illness (see table 3). We analyzed the differences  in distributions of 

clinical signs and symptoms and diagnostic findings among those groups. Significant differences 

were  found  for  tremor  (p=0.0026),  abnormal  movements  (p=0.0378),  walking  difficulties 

(p=0.0331) and aggressiveness (p=0.0033). No difference was found for cough (p=0.8716), dyspnoe 

(p=0.7403),  oedema  (p=0.0854),  hepatomegaly  (p=0.2321),  splenomegaly  (p=0.8439),  daytime 

sleep (p=0.0626) and night time sleep  (p=0.2244) and unusual behaviour (p=0.7824). There was 

no  significant change over  time  for  the presence of  trypanosomes  in blood  (p=0.7259) and CSF 

(p=0.8020). As shown in figure 1 also the WBC count did not change in relation to the reporting 

time (p=0.4549).  

Page 94: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Clinical presentation  

 

89 

Figure 1: Mean and 95% confidence interval for white blood cell (WBC) count in the central nervous system 

(CNS) by country and reporting time. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Discussion 

In  this  paper,  clinical  symptoms  and  signs  of  patients  with  second  stage  HAT  due  to  T.b. 

rhodesiense are described for a cohort of 138 patients treated  in a prospective study  in Tanzania 

and Uganda. The only specific neurological signs in the Ugandan patients were sleeping disorders 

and  walking  difficulties  whereas  in  Tanzanian  patients  the  neuro‐psychiatric  signs  such  as 

sleeping  disorders,  aggressiveness,  inactivity  as  well  as  abnormal  movements  and  tremor 

dominated  the  clinical picture  (see  table  3). Headache  and  general body pain/joint pains were 

common  in  all  patients  whereas  unspecific  signs  of  infections  such  lymphadenopathy, 

hepatomegaly and splenomegaly was more frequently found in Ugandan patients.  

Fever  is  a  leading  symptom  in Ugandan  first  stage patients  (97%)  and  in non‐African patients 

with  first and  second  stage HAT  (close  to  100%)  (30). Fever was  reported  in a  lower extend of 

second  stage patients  from Zambia  (31‐71%) and was only occasionally  found  in T.b. gambiense 

patients (16%) (22). We report fever in 30% of the patients. High fever (>38.5) was seen in 6.5% of 

the patients whereof  three  cases were  children  (33.3%). This  is different  to  the  findings of T.b. 

gambiense HAT where high fever was most frequently reported in children (2‐14 years) (22). Fever 

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

White blood cell (WBC) count by reporting time and country

Reporting time (months)

WB

C/m

m3

≤ 1 1−3 > 3 ≤ 1 1−3 > 3

Tanzania Uganda

Page 95: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 4 

 

   90 

seems  to be a rather  typical sign  in  the early stages of T.b. rhodesiense HAT but decreases over 

time. 

Whereas  the  heart  involvement  is  typical  but  rarely  of  clinical  relevance  in  T.b.  gambiense 

patients  (31) we have  limited knowledge  in  the  role of  cardiac  involvement  in T.b.  rhodesiense 

patients. However, there is evidence that perimyocarditis seems to play an important part in the 

clinical course and fatal outcomes in T.b. rhodesiense HAT patients (32, 33). Based on our findings 

the symptoms oedema  (swelling of  legs)  (29%), hepatomegaly  (18%), dyspnoea  (7%) and cough 

(20%)  could  be  caused  by  a  cardiac  failure. Given  the  limitations  for  examination  under  field 

conditions  this  is  only  an  assumption. More  specific  examinations  such  as  auscultation  of  the 

lungs and  interpretations of  the congestion of  the neck veins or a positive hepatojugular  reflux 

would be needed. However,  this  could not be done under  field  conditions  as  the  examination 

beds do not allow  the assessment of  the  jugular veins at 45° and  the medical workers were not 

trained for diagnosis of heart failure. 

The percentage of neuro‐psychiatric  signs  and  symptoms  is  surprisingly high  in  the Tanzanian 

group  and  comparable  to  the  clinical  presentation  of  T.b.  gambiense  HAT.  The  clinical 

presentation  of  the Ugandan  patients  corresponds more  to  the  clinical  pattern  of  a  first  stage 

HAT. The  literature described  the CNS  involvement  on  the  basis  of daytime  sleep, night  time 

sleep, abnormal coordination, abnormal speech and mental confusion (see table 1). The study on 

first stage patients in Uganda reported somnolence in 26.8% of the patients compared to 63.3% ‐

70.8% of  the  second  stage patients  from Zambia.  In our  study, daytime  sleep  in Tanzania was 

reported in 96% and in Uganda in 57% of the patients which corroborates the notion that daytime 

sleep is characteristic for second stage disease. Sleeping disorders at night were more frequent in 

Tanzania  (92.8%)  than  in Uganda  (34.8%). One  study  from  the  literature  reported  night  time 

sleep  in 28.3% of  the patients which compares well with our  findings  in Uganda. Conclusively, 

sleep disorders correlate with the degree of CNS  involvement. The  literature reported abnormal 

speech  in  38.5%  of  the  patients  whereas  we  report  speech  impairment  only  in  11.6%  of  the 

patients. No striking differences to the literature were seen for abnormal coordination (51%) that 

we compared to walking difficulties (54.3%) and mental confusion (17.4%) that we compared to 

strange behaviour (18.1%). None of the studies from the literature indicated tremor; either tremor 

was not present in those patients or it was outbalanced by other signs and symptoms.  

Most  of  the  literature  described  second  stage HAT  in  patients  from  Zambia.  The  study  from 

Mbulamberi et al. (34) describes the disease in first stage patients and so far, no information was 

available on the clinical presentation of second stage HAT in Tanzanian patients. 

Page 96: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Clinical presentation  

 

91 

Our data  confirm  a wide  spectrum  of disease  severity:  a high  variability  of  the  symptoms  and 

signs were observed between the two study populations as well as to the presented literature (see 

table 1).  

Underlying causes could include an observation bias, concomitant infections, different cohorts of 

patients, and the admission of patients at different time points after infection. Differences in host 

or parasite genetics also need to be considered.  

An  observations bias  cannot  be  ruled out. However,  the  same  structured CRF  and monitoring 

person  and  the  variability  as  well  for  signs  with  a  clear  definition  observed  by  the  health 

personnel  (e.g.  lymphadenopathy, abnormal movements or  tremor) as  for  subjective  symptoms 

declared by  the patient  (e.g.  insomnia, headache or  inactivity) makes an observations bias  less 

likely. 

Malaria was a concomitant disease (80%) and could explain at least partially the presence of fever 

in the Tanzanian group. There were no observations of filariasis or scabies that could explain the 

differences  in  the  frequency  of pruritus  in  the  two  countries. No  further  concomitant diseases 

were  reported. Based on  the  clinical  assessment  it was not possible  to attribute  the  significant 

lower body mass index of Ugandan patients to cachexia or malnutrition. However, food security is 

very poor in this part of Uganda and most likely the reason for the poor nutritional status of the 

population. This  could  explain  a weakness  leading  to  inactivity  and walking difficulties  in  the 

absence of neurological symptoms.  

We consider differences in the patient collectives as rather unlikely. The male/female ratio from 

the  literature  (see  table  1) was comparable  to  the  ratio of  1.4  in  the  study population. Also,  the 

children (18.8%)  in the study population did not show differences for the  incidence of fever nor 

for the incidence of neuro‐psychiatric signs and symptoms. 

The  hypothesis  of  admission  of  the  patients  at  different  times  of  disease  evolution  could  be 

possible and is supported by the fact that neurological symptoms correlate with the progression 

of the disease. However, the duration of self‐reported symptoms was comparable in both groups. 

Further, sleeping disorders and presence of trypanosomes in blood and CSF and/or WBC counts 

did not correlated with the duration of symptoms. 

Host genetics and eventually previous  infections may be  likely determinants  for  the  severity of 

response  to  infection.  There  are  speculations  that  apathogenic  forms  of  the  disease  could 

influence  the  immune  response  to  pathogenic  infections  (34,  35).  Further,  the  clinical 

presentation is more acute in the white than in the black population (30, 36). Also high variability 

is  seen  among African  populations  (13)  and might  be  related  to  their  decent:  people  of Bantu 

Page 97: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 4 

 

   92 

descent, whose ancestors have been exposed to human trypanosomes for several thousand years, 

may have greater  tolerance  than people of Nilotic descent, who migrated  into  the East African 

region from tsetse‐free areas during the past 2,000 years (14). However, this can not be confirmed 

by our data since in Tanzania the majority of the population is of Bantu origin and in Uganda the 

majority of the population is of nilotic origin. In summary, our data show a clear difference in the 

clinical presentation of the disease in Tanzania and Uganda but do not allow conclusive remarks 

on the influence of host factors. 

Different parasite genotypes could be responsible  for the observed spectrum of disease severity. 

This hypothesis has already been raised 60 years ago based on observation of epidemiological and 

clinical  patterns  (12,  13,  37).  Different  parasite  genotypes  were  confirmed  for  trypanosomes 

isolates  from Uganda  and Malawi  on  the  basis  of  the  SRA  gene  polymorphism  (15).  The  two 

spatially  distinct  Tororo  and  Soroti  foci  of  T.b.  rhodesiense  in  Uganda  were  shown  to  be 

genetically distinct T.b. rhodesiense parasites (38).  

In an ancillary study to the molecular characterization of trypanosome DNA from all IMPAMEL III 

participants  (see  chapter  3) we  analyzed  the  two  trypanosomes  populations  by microsattellite 

analysis. For a  first analysis we used the primers by MacLean et.al. (38) but the populations did 

not  appear  to  be  different.  In  a  second  analysis  we  used  primers  recently  designed  at  the 

University of Glasgow  (not  yet published) but  again  the  two populations did not  appear  to be 

significantly  different.  However,  we  don’t  consider  these  results  as  fully  conclusive.  Future 

attempts  should  be  made  designing  different  sets  of  primers  in  order  to  rule  out  potential 

limitations  of  the method.  The  assumption  that  the  parasite  belong  to  the  same  population 

contradicts  recent  findings on  the phylogenetic  relationship between different T.b.  rhodesiense 

strains  that  showed  that  the  high  variability  of  the  T.b.  rhodesiense  genome  is  attributed  to 

multiple and independent evolutions from T.b. brucei (39).  

The Ugandan picture  of  second  stage T.b.  rhodesiense HAT  resembles more  a  first or  an  early 

second stage infection whereas in Tanzania it presents as an advanced second stage disease with 

predominance of neuro‐psychiatric symptoms.  

Biases caused by observation, co‐infections and different patient cohorts appeared to be unlikely. 

Differences due to initiation of treatment at different time points of infections could be ruled out 

as the duration of self‐reported symptoms was comparable in both groups.  

Host factors such as genetic makeup or previous infections with apathogenic trypanosomes could 

contribute to the observed differences in the clinical presentation in patients from Tanzania and 

Uganda. However, the analyses of those factors were beyond the scope of our study.  

Page 98: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Clinical presentation  

 

93 

Despite the evidence of different parasite genotypes  in Uganda and Malawi we were not able to 

genetically distinguish the trypanosomes from Tanzania and Uganda with the currently available 

methods. However,  limitations  of  the method  can  not  be  excluded  and  other  sets  of  primers 

might allow differentiation. 

Page 99: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 4 

 

   94 

References 

1.  WHO. Control and surveillance of African trypanosomiasis. Geneva: WHO; 1998. 

2.  De Greef C, Hamers R. The serum resistance‐associated (SRA) gene of Trypanosoma brucei rhodesiense encodes a variant surface glycoprotein‐like protein. Mol Biochem Parasitol. 1994 Dec;68(2):277‐84. 

3.  Gibson WC. The SRA gene:  the key  to understanding  the nature of Trypanosoma brucei  rhodesiense. Parasitology. 2005 Aug;131(Pt 2):143‐50. 

4.  Picozzi K, Fevre EM, Odiit M, Carrington M, Eisler MC, Maudlin I, et al. Sleeping sickness in Uganda: a thin line between two fatal diseases. Bmj. 2005 Nov 26;331(7527):1238‐41. 

5.  Fevre EM, Picozzi K,  Jannin  J, Welburn SC, Maudlin I. Human African trypanosomiasis: Epidemiology and control. Adv Parasitol. 2006;61:167‐221. 

6.  Checchi F, Filipe JA, Haydon DT, Chandramohan D, Chappuis F. Estimates of the duration of the early and late stage of gambiense sleeping sickness. BMC Infect Dis. 2008;8:16. 

7.  Odiit M, Kansiime F, Enyaru JC. Duration of symptoms and case fatality of sleeping sickness caused by Trypanosoma brucei rhodesiense in Tororo, Uganda. East Afr Med J. 1997 Dec;74(12):792‐5. 

8.  Burri C, Stich A, Brun R. The trypanosomiases: CABI Publishing; 2004. 

9.  Truc  P,  Formenty  P, Diallo  PB,  Komoin‐Oka  C,  Lauginie  F.  Confirmation  of  two  distinct  classes  of zymodemes  of  Trypanosoma  brucei  infecting  man  and  wild  mammals  in  Cote  d'Ivoire:  suspected difference in pathogenicity. Ann Trop Med Parasitol. 1997 Dec;91(8):951‐6. 

10. Garcia  A,  Jamonneau  V, Magnus  E,  Laveissiere  C,  Lejon  V,  N'Guessan  P,  et  al.  Follow‐up  of  Card Agglutination Trypanosomiasis Test  (CATT) positive but apparently aparasitaemic  individuals  in Cote d'Ivoire:  evidence  for  a  complex  and  heterogeneous  population.  Trop  Med  Int  Health.  2000 Nov;5(11):786‐93. 

11.  Sternberg  JM. Human African  trypanosomiasis:  clinical  presentation  and  immune  response.  Parasite Immunol. 2004 Nov‐Dec;26(11‐12):469‐76. 

12. Songa  EB,  Hamers  R,  Rickman  R,  Nantulya  VM,  Mulla  AF,  Magnus  E.  Evidence  for  widespread asymptomatic Trypanosoma  rhodesiense human  infection  in  the Luangwa Valley  (Zambia). Trop Med Parasitol. 1991 Dec;42(4):389‐93. 

13. Ormerod WE. Taxonomy of the sleeping sickness trypanosomes. J Parasitol. 1967 Aug;53(4):824‐30. 

14. Buyst H. The  epidemiology  of  sleeping  sickness  in  the historical Luangwa  valley. Ann  Soc Belg Med Trop. 1977;57(4‐5):349‐59. 

15. MacLean  L,  Chisi  JE,  Odiit  M,  Gibson  WC,  Ferris  V,  Picozzi  K,  et  al.  Severity  of  human  african trypanosomiasis  in  East  Africa  is  associated  with  geographic  location,  parasite  genotype,  and  host inflammatory cytokine response profile. Infect Immun. 2004 Dec;72(12):7040‐4. 

16. WHO.  Human  African  trypanosomiasis  (sleeping  sickness):  epidemiological  update.  Weekly epidemiological record. 2006 24. Februar(TRS881):69‐80. 

17. Simarro PP,  Jannin  J, Cattand P. Eliminating human African  trypanosomiasis: where do we stand and what comes next? PLoS Med. 2008 Feb;5(2):e55. 

18. Haller  L,  Adams  H,  Merouze  F,  Dago  A.  Clinical  and  pathological  aspects  of  human  African trypanosomiasis (T. b. gambiense) with particular reference to reactive arsenical encephalopathy. Am J Trop Med Hyg. 1986 Jan;35(1):94‐9. 

19. Nkanga  NG,  Kazadi  K,  Kazyumba  GL,  Dechef  G.  [Clinical  neurological  signs  of  human  African trypanosomiasis at  the meningoencephalitis stage  (apropos of 23 cases)]. Bull Soc Pathol Exot Filiales. 1988;81(3 Pt 2):449‐58. 

Page 100: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Clinical presentation  

 

95 

20. Noireau  F,  Apembet  JD,  Frezil  JL.  [Clinical  review  of  endocrine  disorders  observed  in  adults  with trypanosomiasis]. Bull Soc Pathol Exot Filiales. 1988;81(3 Pt 2):464‐7. 

21. Reincke M, Allolio B, Petzke F, Heppner C, Mbulamberi D, Vollmer D,  et  al. Thyroid dysfunction  in African  trypanosomiasis:  A  possible  role  for  inflammatory  cytokines.  Clinical  Endocrinology. 1993;39(4):455‐61. 

22. Blum  J,  Schmid  C,  Burri  C.  Clinical  aspects  of  2541  patients  with  second  stage  human  African trypanosomiasis. Acta Trop. 2006 Jan;97(1):55‐64. 

23. Blum JA, Burri C, Hatz C, Kazumba L, Mangoni P, Zellweger MJ. Sleeping hearts: the role of the heart in sleeping sickness (human African trypanosomiasis). Trop Med Int Health. 2007 Dec;12(12):1422‐32. 

24. Blum JA, Schmid C, Hatz C, Kazumba L, Mangoni P, Rutishauser J, et al. Sleeping glands? ‐ The role of endocrine disorders  in sleeping sickness (T.b. gambiense Human African Trypanosomiasis). Acta Trop. 2007 Oct;104(1):16‐24. 

25. Jamonneau V, Garcia A, Frezil JL, N'Guessan P, N'Dri L, Sanon R, et al. Clinical and biological evolution of  human  trypanosomiasis  in  Côte  d'Ivoire.  Annals  of  Tropical  Medicine  and  Parasitology. 2000;94(8):831‐5. 

26. Wellde  BT,  Chumo  DA,  Reardon MJ, Mwangi  J,  Asenti  A, Mbwabi  D,  et  al.  Presenting  features  of Rhodesian sleeping sickness patients in the Lambwe Valley, Kenya. Ann Trop Med Parasitol. 1989 Aug;83 Suppl 1:73‐89. 

27. Burri C, Nkunku S, Merolle A, Smith T, Blum J, Brun R. Efficacy of new, concise schedule for melarsoprol in treatment of sleeping sickness caused by Trypanosoma brucei gambiense: a randomised trial. Lancet. 2000;355(9213):1419‐25. 

28. Schmid C, Richer M, Bilenge CM, Josenando T, Chappuis F, Manthelot CR, et al. Effectiveness of a 10‐day melarsoprol schedule for the treatment of late‐stage human African trypanosomiasis: Confirmation from a multinational study (Impamel II). Journal of Infectious Diseases. 2005 Jun 1;191(11):1922‐31. 

29. Woo  PT.  The  haematocrit  centrifuge  for  the  detection  of  trypanosomes  in  blood.  Can  J  Zool.  1969 Sep;47(5):921‐3. 

30. Duggan AJ, Hutchinson MP. Sleeping sickness in Europeans: a review of 109 cases. J Trop Med Hyg. 1966 Jun;69(6):124‐31. 

31. Blum JA, Zellweger MJ, Burri C, Hatz C. Cardiac involvement in African and American trypanosomiasis. Lancet Infect Dis. 2008 Oct;8(10):631‐41. 

32. de Raadt P, Koten JW. Myocarditis in Rhodesiense trypanosomiasis. East Afr Med J. 1968 Mar;45(3):128‐32. 

33. Koten JW, De Raadt P. Myocarditis in Trypanosoma rhodesiense infections. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1969;63(4):485‐9. 

34. Mbulamberi DB. A  clinical  analysis of  3151  cases of Rhodesian  sleeping  sickness  treated  in  the  South Eastern  Uganda,  during  the  year  1985.  Proceedings  of  the  International  Scientific  Council  for Trypanosomiasis Research and Control 19th Meeting, Lomé, Togo. 1987:188‐95. 

35. Jamonneau V, Ravel S, Garcia A, Koffi M, Truc P, Laveissiere C, et al. Characterization of Trypanosoma brucei s.l. infecting asymptomatic sleeping‐sickness patients in Cote d'Ivoire: a new genetic group? Ann Trop Med Parasitol. 2004 Jun;98(4):329‐37. 

36. Blum J, Beck BR, Brun R, Hatz C. Clinical and serologic responses to human 'apathogenic' trypanosomes. Trans R Soc Trop Med Hyg. 2005 Oct;99(10):795‐7. 

37. Jelinek  T,  Bisoffi  Z,  Bonazzi  L,  van  Thiel  P,  Bronner  U,  de  Frey  A,  et  al.  Cluster  of  African trypanosomiasis in travelers to Tanzanian national parks. Emerg Infect Dis. 2002 Jun;8(6):634‐5. 

Page 101: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 4 

 

   96 

38. Apted FI, Smyly DP, Ormerod WE, Stronach BW. A comparative study of the epidemiology of endemic Rhodesian sleeping sickness in different parts of Africa. J Trop Med Hyg. 1963 Jan;66:1‐16. 

39. MacLean  L, Odiit M, Macleod A, Morrison  L,  Sweeney  L,  Cooper A,  et  al.  Spatially  and  genetically distinct African Trypanosome  virulence  variants defined by host  interferon‐gamma  response.  J  Infect Dis. 2007 Dec 1;196(11):1620‐8. 

40. MacLeod  A,  Welburn  S,  Maudlin  I,  Turner  CM,  Tait  A.  Evidence  for  multiple  origins  of  human infectivity  in  Trypanosoma  brucei  revealed  by minisatellite  variant  repeat mapping.  J Mol  Evol.  2001 Mar;52(3):290‐301. 

 

Page 102: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Review   

 

97 

 

 

 

Chapter 5  

 

Reflections on clinical research in sub‐Saharan Africa 

 

Irene Kuepfer, Christian Burri 

 

Swiss  Tropical  Institute,  Pharmaceutical  Medicine  Unit,  Socinstrasse  57,  CH‐4002  Basel, 

Switzerland 

 

 

Published in the International Journal for Parasitology 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pharmacy at the Lwala Hospital, Uganda 

Page 103: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 5 

 

   98 

Abstract 

The  urgent  need  for  new,  safe  and  sustainable  interventions  against  diseases  that 

disproportionally affect  the poor  is  finally  receiving global attention and  the  funding  landscape 

for development projects has significantly improved during the past decade. For the development 

of new drug and vaccine candidates, clinical trials have become the most important tool to assess 

their safety and efficacy. Recently, there has been a seismic shift  in the number of clinical trials 

conducted in resource‐limited settings. We discuss the current framework of clinical research in 

sub‐Saharan Africa,  from building product pipelines to the capacities needed for the conduct of 

trials  according  the  harmonized  Good  Clinical  Practice  (GCP)  ICH  E6  guideline.  We  place 

emphasis  on  clinical  research  in  neglected  tropical  diseases  which  still  frequently  has  to  be 

conducted with limited financial, logistical and human resources. Given those short‐comings we 

recommend minimum standards needed at the local, national and sponsor levels to provide GCP‐

compliant clinical research.  

 

Keywords: Neglected  tropical diseases; Sub‐Saharan Africa; Research  and development; Clinical 

research; Good clinical practice (GCP); Minimum standards 

Page 104: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Review   

 

99 

Introduction 

Clinical  studies  and  trials  are  the most  important  tools  to  assess  the  evidence  of new medical 

interventions  including drugs and vaccines. The correct and fair conduct of the investigations is 

essential and this was one of the key messages of the first International Clinical Trials Day of 20th 

May 2005 which was organized to boost clinical research worldwide (http://www.ecrin.org). 

Almost 10 years ago, the term  ‘10/90 gap’ was coined, recognizing that  in the preceding 30 years 

only 10% of global health research has been dedicated to diseases that accounted for 90% of the 

global  disease  burden  (1).  Fortunately,  since  2000  the  funding  landscape  for  tropical  disease 

research has significantly improved (2) and as a result, the number of clinical trials conducted in 

sub‐Saharan Africa has multiplied. Today, a new challenge in certain fields is coordination of the 

efforts of numerous global initiatives and consortia contributing to new, sustainable interventions 

against diseases which disproportionately affect the poor.  

During  the  same period,  international  rules  for  the  conduct of  trials have been advanced  from 

guidelines to laws in the Western world and largely implemented. The harmonized Good Clinical 

Practice (GCP) ICH E6 guideline (3) set a quality standard, but has also added an unprecedented 

dimension of complexity to clinical research. Whereas many sub‐Saharan drug authorities are still 

not in the position to impose fully GCP‐compliant trials, most international funding agencies and 

sponsors do so and clinical research in resource‐limited countries has to satisfy international laws 

and regulations. This has the advantage of increasing quality standards and credibility of the data 

produced,  but may  also  lead  to  conflicts with  cultural,  political  and  socio‐economic  facts  and 

values.  

Trials on interventions against rare diseases or those which have a mainly rural distribution often 

have to be carried out with  limited  finances,  logistics and human resources.  It stands  to reason 

that  finding  the  equilibrium  between  those  different  realities  remains  a  challenge.  Those 

conditions  and  settings  also  stand  in  sharp  contrast  to  the  growing  number  of  high  standard 

research centers in sub‐Saharan Africa. 

In  this article we  review  the current  framework and  the practical aspects of clinical  research  in 

sub‐Saharan Africa with an emphasis on clinical trials for the most neglected diseases. Given the 

various challenges and restrictions of such research  in collaboration, we attempt also to present 

minimum standards for the appropriate conduct of clinical trials and studies. 

 

 

Page 105: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 5 

 

   100 

Creating and maintaining a pipeline of new interventions against neglected 

tropical diseases 

 

Neglected tropical diseases 

Respiratory  infections and diarrheal diseases are  the  two main categories of  infectious diseases 

responsible  for  a  high  burden  of  disease  in  resource‐poor  settings 

(http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs310_2008.pdf).  In  addition,  the  “Big  Three”  ‐ 

HIV/AIDS, malaria  and  tuberculosis  account  for  5.6 million deaths  and  the  annual  loss  of  166 

million disability‐adjusted life years (DALYs) (4). Premature mortality and high morbidity are also 

caused  by  another  category  of  illnesses  referred  to  as  neglected  tropical  diseases,  e.g. Human 

African  Trypanosomiasis,  Chagas  disease,  schistosomiasis,  leishmaniasis,  dengue  fever  and 

leprosy. Together those diseases cause approximately 534,000 deaths annually and are responsible 

for a very large number of years of life lost as a result of from premature disability (DALYs). Some 

estimates suggest that the neglected tropical diseases result in 57 million DALYs lost annually, a 

number that is almost as high as that of each of the ‘Big Three’ (4).  

Neglected tropical diseases share three common characteristics. Firstly, they are only prevalent in 

resource‐limited  settings  and hence  the market  incentives  are  far  too  low  to  trigger  corporate 

investments  for  new  interventions.  Second,  the  target  product  profile  of  new  diagnostics  and 

chemotherapies for such diseases must allow their use under very difficult field conditions and be 

stable under  extreme  conditions of heat  and humidity  (5). Third,  the  interventions need  to be 

cost‐effective to have a fair chance to be delivered to the target population by the typically weak 

health systems or non‐governmental organizations (NGOs). 

Undoubtedly, we are significantly lacking the tools to properly diagnose and treat many neglected 

tropical diseases. The withdrawal of pharmaceutical companies from tropical disease research and 

development (R&D)  in the  1970s  left a very  large gap  in the development of new and affordable 

drugs (6). From 1975 to 1999, 1,393 new pharmaceuticals were marketed worldwide of which only 

13 were against tropical diseases (7), mainly for malaria and tuberculosis.  

 

The new landscape after the year 2000 

The  landscape  for neglected disease R&D has dramatically  changed  since  the beginning of  the 

new  millennium  (2)  and  the  reasons  are  manifold.  An  in‐depth  analysis  performed  in  2004 

showed  that  63  neglected  disease  drug  projects were  under way,  including  two  new  drugs  in 

Page 106: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Review   

 

101 

registration status and 18 new products  in clinical trials, half of which were already  in Phase III. 

With  sufficient  funding  these  projects were  expected  to  deliver  eight  to  nine  new  neglected‐

disease drugs until 2009, even if no further projects would have commenced after this (2).  

 

Searching for new medical interventions against neglected tropical diseases 

Due to the recognized need for new, rapid and sustainable interventions, and due to lengthy and 

expensive pharmaceutical development processes, short‐ and  long‐term strategies are combined 

in order to deliver new drugs and vaccines to this neglected market. One of the central pillars is 

the  extensive  screening of  existing  compound  libraries. Rapid  success  and  a  comparatively  low 

attrition rate can be expected from compounds which have already undergone pre‐clinical and/or 

partial  clinical  development  but  were  abandoned  by  industry  due  to  economic  reasons  or 

inefficacy  for  the  original  indication.  Unfortunately,  such  compounds  are  hard  to  come  by, 

possibly  due  to  potential  embarrassment  should  the  compound  be  successful  and  the  fear  of 

important  trade  secrets being passed  on unintentionally. Other  shorter‐term  strategies  involve 

the development of follow‐on drugs in the same class, fixed dose combinations of existing drugs, 

and of new pediatric formulations to make childhood treatment easier. Exciting results can also 

come from re‐directing compounds developed for other diseases towards neglected diseases, also 

called “therapy‐switching” or “piggy‐backing” (8).  

However,  to  create  a  sustainable  pipeline  of  compounds,  long‐term  strategies  are  important. 

There the focus  is on “breakthrough”  innovation; i.e. novel compounds with a novel mechanism 

of  action  against  the  pathogens  (2). This  approach  is  of  primary  importance  to  cope with  the 

increasing  problem  of  resistances  in  diseases  where  treatments  exist  (e.g.  malaria  and 

tuberculosis) but also to  find acceptable therapies  for those diseases where acceptable solutions 

are so far lacking (e.g. sleeping sickness, leishmaniasis). A recent example of drug resistance is the 

report of artemisinin‐resistant malaria in western Cambodia (9). 

On  the  positive  side,  a  number  of  new  screening  centers  tackling  the  above‐mentioned  tasks 

became  operational during  the  past  few  years  and  the number  of hits  and  lead  compounds  is 

increasing. However, a major challenge and persisting bottleneck appears to be the professional 

selection of  the  leads and particularly  the advancement of  the most promising compounds  into 

funded professional pre‐clinical programs. 

 

 

 

Page 107: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 5 

 

   102 

Alternative business models for R&D in tropical diseases 

Private sector investments in R&D are not triggered by commercial incentives, thus a system that 

not only shares the risk but also the cost of a highly expensive undertaking was established and 

became  known  as  Public  Private  Partnerships  (PPPs),  now  called  Product  Development 

Partnerships (PDPs). Examples of PPPs/PDPs such as the special program in research and training 

of  tropical diseases  (TDR) date back  to  1975. Today,  the development of new partnerships has 

accelerated and examples are numerous. The Initiative on Public Private Partnerships for Health 

lists over 90 such organizations in its database (http://www.globalforumhealth.org).  

These organizations mostly operate like virtual drug companies and are largely responsible for the 

recent  seismic  shift  in R&D  for  tropical diseases  (6). At present  the  range of  funding  is mainly 

provided  by  philanthropic  organizations  led  by  the  Bill  &  Melinda  Gates  Foundation 

(http://www.gatesfoundation.org). In 2005, philanthropic organizations contributed over 78% of 

the  total  funding  of  R&D  partnerships  for  neglected  diseases,  whereas  public  funding  was 

calculated at a mere 16%.  

Public  funding has a  long history at the National Institutes of Health (NIH, USA) mainly  in the 

form  of  competitive  research  grants,  whereas  other  institutions  such  as  the  Institut  Pasteur 

(France) or the Medical Research Council (MRC, United Kingdom) made targeted investments in 

satellite centers. Broad public  funding  is a major  factor  for sustainable  tropical disease R&D, as 

only governments can guarantee a  long‐term commitment (10). The report of the World Health 

Organization’s (WHO’s) commission on public health, innovation and intellectual property rights 

released in April 2006, urged the WHO to develop a global plan of action to secure enhanced and 

sustainable  funding  for  developing  and  making  accessible  products  to  address  diseases  that 

disproportionately affect developing countries (11). 

An  example of  targeted public  funding  is  the European & Developing Countries Clinical Trials 

Partnership (http://www.edctp.org) which was created in 2003. During the past year it has gained 

substantial  momentum,  funding  drug  and  vaccine  development  in  HIV/AIDS,  malaria  and 

tuberculosis.  

Areas where governments  can  indirectly  encourage  corporate  interest  in  rare  and/or neglected 

diseases are indemnification strategies. Since 1983 the U.S. Food and Drug Administration (FDA) 

has offered  tax  incentives  for clinical  trials as well as 7 years of marketing exclusivity  for drugs 

developed  for  rare  diseases  in  the  US  through  the  Orphan  Drug  Act 

(http://www.fda.gov/orphan/oda.htm).  In  2007,  the U.S. Congress  approved  an  amendment  to 

the  FDA  Revitalization  Act  (http://www.fda.gov/oc/initiatives/HR3580.pdf),  which  created  a 

Page 108: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Review   

 

103 

transferable  voucher  to  encourage  treatments  for  tropical  diseases.  The  sponsor  of  a  newly 

approved drug which  prevents  or  treats  an  eligible  tropical  or neglected disease will  receive  a 

priority review voucher, which can then be transferred to the submission of another human drug 

or  sold  to  another  company.  Priority  review  reduces  the  time  period  for  the  review  of  the 

registration  dossier  from  an  average  of  18  months  to  no  longer  than  6  months.  Economists 

estimate  that  the priority  review voucher used  for a potential blockbuster drug could be worth 

more than US$ 300 million. In comparison, the average costs of developing a new chemical entity 

were estimated to be US$ 800 million in the year 2003 including capitalization. The voucher could 

thus  enable  a  company  to  recoup  a  significant  portion  of  the  cost  of  developing  a  new  drug 

(http://www.iavi.org/viewfile.cfm?fid=47963). This  seemingly  straight  forward  system  awaits  its 

first  application, with  some  critical  voices  cautioning  against  potential misuse  or  a  decreased 

quality of the review process (12). 

In  2000  the European Union  adopted  the Orphan Medicinal Products  legislation under which 

companies with an orphan designation  for a medicinal product benefit  from  incentives  such as 

protocol  assistance  (scientific  advice  during  the  product‐development  phase);  marketing 

authorization (10‐year marketing exclusivity); financial incentives (fee reductions or exemptions); 

and  national  incentives  detailed  in  an  inventory made  available  by  the  European Commission 

(http://www.emea.europa.eu/pdfs/human/comp/29007207en.pdf).  The  European  Union 

pharmaceutical legislation may support authorities that lack regulatory capacity; those authorities 

can obtain scientific opinion  from  the European Medicines Evaluation Agency  (EMEA)  through 

WHO on products intended exclusively for markets outside the community (13). 

Last  but  not  least,  the  pharmaceutical  industry  has  renewed  its  interest  and  engagement  in 

tropical  diseases.  Examples  for  new  industry  sponsored  research  facilities  are  the  Novartis 

Institute  for  Tropical  Diseases  (http://www.novartis.com/research/nitd),  GlaxoSmithKline’s 

Diseases  of  the  Developing  World  Initiative  (http://www.gsk.com 

/research/about/about_diseases.html),  Sanofi‐Aventis’  Malaria  Initiative  (http://en.sanofi‐

aventis.com/sustainability/sustainability.asp)  and  Astra‐Zeneca’s  (http://new.tballiance.org 

/newscenter/view‐brief.php?id=52) effort  in  tuberculosis research. These  institutions will have a 

major impact in coming years (6).  

 

Persistent and emerging complexities ‐ intellectual property rights 

A  key  aspect  of  cooperative  R&D  is  the  role  of  intellectual  property  protection mechanisms 

(IPPM).  Through  adequate management  of  the  resulting  intellectual  property  (IP),  the  public 

Page 109: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 5 

 

   104 

sector can benefit from its R&D investments through the availability of the most modern products 

with  conditions  that  are  beneficial  for  the  developing world,  eliminating  otherwise  significant 

barriers to access (14). Joint research ventures such as partnerships among developing countries, 

the  private  sector,  academic  institutions  and  NGO’s  depend  on  IP  management  strategies. 

However,  recent  publications  indicated  that  intellectual  property  rights  negotiations  are more 

complex in horizontal research joint ventures (same industry) and when universities are involved 

(15).  

Patents are the most frequently used IPPM (15). For example, the Medicines for Malaria Venture 

(MMV) arrangement for the synthetic peroxide antimalarial project involved the assignment of a 

patent from a U.S. university. The patent included claims for treating cancer and schistosomiasis, 

which are retained by MMV. The compound was licensed to an Indian company, Ranbaxy, with a 

provision for reversion of the rights to MMV should Ranbaxy fail to meet certain milestones (such 

as meeting public  sector demand  in  target developing countries at affordable prices). Likewise, 

further segmentation of the market  into a “traveler’s market” and worldwide private sector sales 

provides  potential  commercial  incentives  for  Ranbaxy  once  they meet  the  criteria  for  public 

health interest (14). But innovative partnerships have also come up with non‐patented drugs. The 

Drugs  for Neglected Diseases  Initiative (DNDi) partnered with French pharmaceutical company 

Sanofi‐Aventis  in  2007  and  brought  fixed‐dose  artesunate‐based  combination  therapies  to  the 

African market.  This  patent‐free model  is  now  also  implemented  for  delivering  anti‐malarial 

treatment  to South American patients  (http://www.ip‐watch.org/weblog/2008/04/17/innovative‐

partnership‐to‐create‐another‐patent‐free‐malaria‐drug). 

 

Capacity building 

During  the  past  two decades, numerous  research  centers have been developed  in  sub‐Saharan 

Africa, where high quality research  is conducted. The majority has strong  links with a Northern 

partner  and  the  number  of  regional  and  supra‐regional  networks  of  excellence  is  growing.  In 

addition, many  of  the  centers  are  linked  to  patient  cohorts  or  even  demographic  surveillance 

systems  (http://www.indepth‐network.org).  However,  there  exists  a  substantial  regional 

imbalance with the majority of these centers being located in South and East Africa, a few in West 

Africa  (http://www.africaclinicaltrials.org)  and  only  limited  activities  exist  in  Central  Africa. 

Furthermore, most of these centers are involved in research in the area of malaria and HIV/AIDS 

or tuberculosis, but almost never in neglected diseases.  

Page 110: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Review   

 

105 

Many  of  the  research  centers  have  evolved  from  being  trial  sites  conducting  epidemiological 

studies  or  single  trials  to  project  sites,  and  some  have  become  research  centers  with  all  the 

capacities needed to maintain a portfolio of trials and to be involved in different fields of activity 

(see Table 1).  

 The development of a trial site to a research centre  is a  long process  in which well‐planned and 

sustainable capacity building has a central function. A critical mass of local researchers needs to 

be  trained and given a career perspective  to avoid excessive  “brain drain”;  the  institution must 

build  up  the  leadership  to  not  only  deliver  research  excellence,  but  also  provide  adequate 

governance,  administrative,  financial  and  management  functions  (17);  the  respective 

infrastructures needs to be built; and the quality assurance systems necessary  for the compliant 

conduct of the trials must be implemented and enforced. In the experience of our team, which is 

routinely  involved  in monitoring  and  auditing  of  a  substantial  number  of  trials  and  research 

centers, this latter aspect still needs attention. The level of detail requested today is considerable 

and  the  main  findings  include  the  confusion  of  document  versions,  incomplete  tracking  of 

processes  and  unwanted  deviations  from  protocols  or  procedures. Clear  and  practical  internal 

standard operating procedures at all levels and the installation of internal quality control help to 

avoid such verdicts.  

The creation of such sustainable and comparatively independent research centers may not always 

be achievable. Many of the most neglected diseases (e.g. human African Trypanosomiasis, Buruli 

ulcer, trachoma) are characterized by a rural distribution and may be  locally controlled or even 

eliminated through dedicated disease control activities. Conducting clinical trials in such regions 

requires the involvement of small treatment facilities with often very basic infrastructure and very 

Table 1. Characteristics of the evolution from a trial site to a research centre (16) 

   Trial site   Project site  Research centre What is core?  Informal alliance of  

projects and trial sites Established infrastructure to projects/trials 

Fully established entity that provides all science infrastructure 

Core funding  Resources from projects  fund the core 

Small amount of core ‐  funding and resources 

Funding of core established  and projects contribute to core 

Portfolio   Single or small number of projects that drive core 

Small number of projects ‐ able to add different diseases or interventions 

Different interventions and/or  different diseases 

Time focus   Short term  Mid term (3‐5 years)  Long term (> 10 years) 

Infrastructure   Very basic and dependent on project funding 

Established basics that survive  individual trials/projects 

Full infrastructure maintained over time with projects paying share 

 

Page 111: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 5 

 

   106 

limited  human  resources.  The  conduct  of  a  single  clinical  trial  often  leads  to  a  significant 

reduction  in  the  relevant patient number  in  the catchment area, preventing  follow‐up projects. 

The  switch  to  other  diseases  or  projects  is  normally  impossible  due  to  the  remoteness  of  the 

center and the mentioned limitations.  

Particular attention has  to be paid  in  such  situations  to  the appropriate  information about  the 

intentions  of  the  researchers,  the  adequate  training  of  local  staff  and  site  improvement.  The 

minimum obligation is to leave behind a team well‐trained in the relevant areas and a laboratory 

with specific improvements for the daily routine.  

 

The conduct of clinical trials in sub‐Saharan Africa 

 

Ethics 

The goals of research are always secondary to the well‐being of the participants. This requirement 

is made clear in the Declaration of Helsinki and is regarded as the fundamental guiding principle 

of  research  involving  human  subjects  (18).  Discussions  on  bioethics  of  clinical  research  in 

resource‐limited settings are manifold and include the therapeutic areas, the quality and quantity 

of  research as well as discussion on  the use of placebo or  the use of  the best versus  the  locally 

available standard of care.  

Guidelines on bioethics and clinical research are numerous and sometimes conflicting. Where the 

Declaration  of  Helsinki  has  established  the  guiding  principles  of  research  involving  human 

subjects, it does not cover all relevant aspects for the conduct of clinical research. Currently, the 

correct overall reference for the conduct of clinical trials  is being discussed. The guiding role of 

the Helsinki Declaration was contested by the U.S. FDA and  it was decided to replace  it by the 

standards described  in  the  ICH GCP  (19). On  the other hand  the  ICH guideline  itself had been 

seen as being  too comprehensive and strict  for  the conduct of clinical  trials  in resource‐limited 

countries (20). The  increase  in clinical trials conducted  in such settings goes hand  in hand with 

an increasing capacity and this discussion will continue with a yet unknown outcome. 

In  this article, we only discuss ethical aspects  that have a direct and/or practical  impact on  the 

trial  and  the  trial  participants.  In  this  respect,  we  take  post‐treatment  access  to  successful 

interventions  for  the  relevant populations  for granted, although  this may be a very challenging 

issue in specific cases.  

Essential literature on research involving human subjects is listed in Table 2.  

Page 112: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Review   

 

107 

 

Ethics committees 

The ethical clearance by an independent ethics committee in the host as well as in the sponsoring 

country  is  one  of  the  key  requirements. The  first African  ethics  committee was  established  in 

South Africa, 1967 (24). But in 2005, 36% of the WHO African Region countries still had no ethics 

committees.  Capacity  development  in  the  area  of  research  ethics was  promoted  (25)  and  the 

establishment of ethics committees and the provision of training and capacity building  is today 

actively  supported  by,  for  example,  the  Pan‐African  Bioethics  Initiative  (PABIN) 

(http://www.pabin.org) as a member of the global Strategic Initiative for Developing Capacity in 

Ethical  Review  (SIDCER)  and  the  South  African  Research  Ethics  Training  Initiative  (SARETI) 

funded  by  the  Fogarty  International Center  of  the US NIH  (http://www.fic.nih.gov). However, 

many  committees  are  not  yet  fully  functional  due  to  lack  of  funding,  infrastructure,  training, 

standard operating procedures and sometimes simply the lack of political commitment from the 

governments.  

Besides  national  ethical  clearance  of  the  research  project  in  the  host  country  we  strongly 

encourage  ethical  clearance  by  local  ethics  committees.  Local  ethics  committees  can  best 

represent the cultural, political and economic values of the region and can act as a hinge between 

community  needs  and  research  priorities.  The  value  of  the  implementation  of  a  local  ethics 

committee  depends  on  the  number  of  clinical  research  projects  conducted  in  the  particular 

area/region and will likely be linked to a well‐established research center. 

Today, the  lack of capacity of National Regulatory Authorities (NRA)  leads to the situation that 

ethics  committees  often  fill  the  role  of  local  drug  regulators,  too. However,  not  only  for  this 

reason,  strengthening  of  NRA  capacities  has  a  very  high  priority.  Efforts  must  include  the 

authorization  and  monitoring  of  clinical  trials,  the  evaluation  of  clinical  data  for  product 

registration, and quality control and pharmacovigilance of medicinal products. 

Table 2. Essential literature on research including human subjects. 

Documents 

International Conference on Harmonization / ICH Harmonized tripartite guideline: Guideline for Good Clinical Practice GCP E6 (3) 

World Medical Association Declaration of Helsinki (http://www.wma.net/e/policy/b3.htm) 

Council for International Organizations of Medical Sciences / CIOMS: International ethical guidelines for biomedical research involving human subjects (in collaboration with WHO) (21) 

Nuffield Council on Bioethics: The ethics of research related to healthcare in developing countries (22) 

National Bioethics Advisory Commission  / NBAC: Ethical  and Policy  Issues  in  International Research: Clinical Trials in Developing Countries (23) 

 

Page 113: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 5 

 

   108 

In  view  of  this  formidable  task,  systems  supporting NRAs  and  optimizing  the  use  of  regional 

resources and expertise are needed. An example  is the WHO African Vaccine Regulatory Forum 

(AVAREF)  which  can  be  considered  as  an  "ad‐hoc"  scientific  advisory  body  that  can  help 

regulators  to make  an  informed  regulatory  decision with  regards  to  authorizations  of  clinical 

trials, evaluation of registration dossiers or any other challenging  issues regarding evaluation of 

vaccines (11). 

 

Informed consent and assent 

Patient  information  and written  informed  consent  are  two  of  the most  sensitive  and  complex 

parts of clinical research. This is true for all clinical research conducted but even more so in sub‐

Saharan Africa. In contrast to Western culture, communal consciousness and living is the norm in 

many African societies and for decision‐making processes, the importance of community leaders 

and  families  cannot  be  eroded  (26).  Patient  information  forms  which  are  long,  complex  and 

sometimes  inappropriate  in  the cultural context where  they are used, may confuse,  rather  than 

inform,  participants  and  can  be  refused  by  the  local  Ethics  committees  (27).  Balancing 

completeness versus simplicity  is a real challenge  in  the preparation of patient  information. An 

appropriate patient information and informed consent procedure is key in the prevention of the 

therapeutic  misconception;  when  participants  believe  that  they  are  receiving  a  new  form  of 

treatment rather than participating in research (28).  

If children are  involved, the parents or the  legal guardian must give consent. However, children 

capable of making decisions  (depending on  the society and  the disease of an age of 7 or older) 

should be asked for their assent which must be respected if the response is negative (29). 

A further sensitive issue is the requirement for written  informed consent (3). In certain cultures 

or situations, signing of a consent form has very negative connotations and may even be rejected 

(22). Whether written consent  forms are adequate  for use with  illiterate patients has also been 

debated and the National Bioethics Advisory Commission has issued a recommendation to waive 

written consent  in such situations (23) and to replace  it with an alternative appropriate process 

which must be specified in the protocol (e.g. independent witnesses).  

Finally, if the language in which the information is to be provided is different from the one used 

for  the protocol,  the  text must be  translated  to a  locally  spoken  language and  should be back‐

translated  to detect  and  rule out misunderstandings. This process may be particularly difficult 

and tedious in settings where indigenous languages with a limited modern word pool are spoken 

and where the translation and back translation process requires particular attention. If a language 

Page 114: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Review   

 

109 

is not written, the information must be read and explained from a sheet written in an alternative 

official language. In this case, the presence of a knowledgeable witness seems to be appropriate.  

 

Indemnities and undue inducement 

Particular attention is required for the adequate indemnification of study participants. One has to 

be  aware  of  the  coercion  or  undue  inducement  (30)  of  overpaid  indemnities  and  of  exclusive 

payments  linked to completion of the trial. It  is clear that the patients  in resource‐poor settings 

need to receive a fair compensation for their efforts such as transportation or sometimes for the 

working time  lost during hospitalization. The  local representatives often opt  for paying  in kind, 

particularly  in rural settings. However, there  is a fine  line and one should be aware that trial or 

project sites can comply with the research proposals because they bring work, salaries, technology 

transfer and materials to their locations.  

 

Publication of results and trial registration 

The publication of positive and negative  trial  results  is  an ethical  requirement as  stated  in  the 

Declaration  of  Helsinki  (http://www.wma.net/e/policy/b3.htm).  However,  in  reality  the 

publication  of  results  is  frequently  delayed  or  even  omitted. Corporate  involvement  in  clinical 

research may  lead  to  the  exclusive disclosure  of  results  to  regulators. The  very  long  follow‐up 

periods  typical  to  a  number  of  neglected  diseases  such  as  human  African  trypanosomiasis, 

contribute to extensive delays in the publication of data. 

The increasing acceptance of the importance of public information and the reduction of selective 

reporting  is  reflected  in  the mandatory  registration of  clinical  trials.  In 2004,  the  International 

Committee of Medical  Journal Editors published a  respective  joint editorial: before  first patient 

enrolment any clinical trial must be registered in a public database to allow publication. There are 

various public  registries  for clinical  trials but  since 2005  the  “WHO  International Clinical Trial 

Registry Platform” (http://www.who.int/trialsearch/) has taken the  lead. As another mechanism 

which might assist the timely publication of data on diseases requiring a long patient follow‐up, 

we suggest discussion of the option to separately publish the safety and efficacy data in two linked 

publications. Table 3 summarizes the minimum ethical standards to be met at local, national and 

sponsor level. 

 

Page 115: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 5 

 

   110 

 

Implementation and conduct of trials in resource‐limited environments 

In the case that a clinical research project is carried out in collaboration with a rural trial site, the 

sponsor  is  confronted with  challenges  that do not  exist  in  other  settings. The  absence  of well 

educated  health personnel, high  staff  turnover, poor  infrastructure,  lack  of  standard  operating 

procedures  and  difficult  accessibility  are  common.  Often  the  situation  is  complicated  by  an 

unstable  security  situation  created  by  political  conflicts.  Importantly,  traditional  beliefs  and 

stigma have a strong impact on the behavior of the population and health staff, and may influence 

the research activities.  

For  the  conduct of  clinical  trials  in  such  situations,  centre assessment and  site  selection are of 

paramount  importance.  The  capacities  and  infrastructures  very  often  must  be  built  up  and 

maintained on a continuous basis. Issues which are practically unknown in the implementation of 

trials  in Western settings must be considered: the presence of an educated physician and other 

staff members, appropriate laboratories including (stable) energy supply, laboratory staff training 

and  the  installation  of  communication  tools  may  be  issues.  The  appropriate  level  of  site 

improvements  should  be  balanced  between  the  requirements  of  the  trial  and  the  maximum 

capacities of the staff.  

Table 3. Minimum ethical standards for research involving human subjects.  

LOCAL LEVEL  NATIONAL LEVEL  SPONSOR LEVEL 

Staff understanding of the importance of a correct patient information and a correct informed consent process Respect of right for anonymity of trial participants Community information and involvement  Fair information of all potential participants (complete, simple wording) Consent at relevant levels Individual consent of all participant Written consent as a standard option; alternatives with sufficient justification where necessary  Fair compensation for trial participation 

Timely ethical review by designated national or thematic Ethics committee Timely approbation of cleared trial by drug authorities or Ministry of Health and controlled importation of the investigational product 

Study design respecting the local situation, capacities and cultural constraints Ethical review in sponsor (or CRO) home‐country unless host country IEC is certified Trial registration 

 

Page 116: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Review   

 

111 

Quite often the questions asked in a protocol have to be adapted to the limited possibilities of the 

sites. It is wiser to focus on the key topics and to refrain from obtaining information on all details. 

The basic principle of GCP, that anything not documented does not exist, necessitates a thorough 

and  clean  recording of data  and  the  creation of  an  appropriate  and  easy‐to‐monitor  filing  and 

recording system. Such consistent systems rarely exist in rural health facilities where records are 

usually  kept  in  various  books  and  booklets.  Furthermore,  long‐term  storage  of  the  study  and 

patient  records must be assured, which can be problematic considering heat, humidity and  the 

often precarious room situations.  

Dedicated  pharmacies  and  adequate  clean  and  air‐conditioned  storage with  limited  access  are 

often  non‐existent  in  such  facilities  and  practical  solutions  must  be  found  to  protect  the 

experimental product from misuse, to guarantee its quality and to account for its receipt, use and 

return or destruction. 

A difficult and critical issue is the reporting of adverse and serious adverse events (SAEs). If not 

stressed, adverse events may not be recorded at all as they are not considered unusual. For SAEs it 

is  important  to  (i)  convey  the  difference  between  severeness  (clinical  term)  and  seriousness 

(technical and  legal  term) and (ii)  to  implement a reliable, monitorable communication system 

that allows timely reporting of SAEs to the sponsor/contract research organization and the Ethics 

committee. 

Clinical data management (CDM) is a particularly delicate topic. Under the new regulations CDM 

has become a highly regulated field. Specialized software and tedious validation of the programs, 

systems,  data  transfer  and  trial  setup  are  necessary.  To  avoid  post‐trial  or  even  approval 

difficulties  the CDM  for multi‐center, multi‐country  trials  is usually  concentrated  at dedicated 

contract  research  companies. But  centralized data  collection and  storage may  conflict with  the 

intentions and ambitions of the local investigators. In particular, sites with links to a demographic 

surveillance  system  or  which  routinely  run  large‐scale  epidemiological  studies  may  have 

sophisticated equipment and statistical knowledge and opt for local CDM. In our experience with 

such  situations,  a  pragmatic  approach  is  advantageous,  since  inconsistent  data  quality  and 

complicated trial structures cannot be in anyone’s interest. 

Final  study  reports  to  the  regulatory  authorities  should  be  written  by  professional  scientific 

writers  but  the  sponsors  should  clearly  recognize  the  needs  and  interests  of  their  partners  to 

publish results and their active involvement should already be defined in the study protocol.  

For  the  control  of  certain  diseases,  e.g.  human  African  trypanosomiasis  and  onchocerciasis, 

specialized mobile  teams  visiting  the population  at  risk  are necessary. Those  teams have  to be 

integrated in the work flow of the respective clinical trials and can be used for the information of 

Page 117: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 5 

 

   112 

the population, for pre‐screening of potential patients and even enroll participants  in a trial. To 

maintain a coherent technical standard, a strong presence of technical advisors, supervisors and 

specialized monitors familiar with the disease, the local situation and the language, and intensive 

external  support  in  site management  have  to  be  warranted.  Typically,  this  approach  is  only 

possible through a joint venture of the implementing organization with the responsible national 

and/or  district  authority.  Such  partnerships  have  to  be  built  and  preserved  carefully,  as  the 

enrolment in trials on neglected diseases tends to be very slow. An example for this is given in the 

accounts of the Phase II trial for Moxidectin against onchocerciasis (31).  

In summary, the conduct of clinical trials in rural settings  is certainly not a low‐cost option and 

entails particular  challenges. Table 4  summarizes  the minimum  standards  required  to  conduct 

GCP‐compliant trials. 

 

 

 

Table 4. Minimum standards for the conduct of clinical trials according to the International Conference on Harmonization/ Good Clinical Practice (3).  

LOCAL LEVEL  NATIONAL LEVEL  SPONSOR LEVEL 

The presence of educated medical staff and nursing care Capacities for documentation and archiving Assurance of confidentiality Accurate reporting and verification of the data Adherence to the protocol Version control for protocol and informed consent Correct, timely reporting and handling of adverse and serious adverse drug reactions Infrastructures for correct storage and use of the investigational medicinal product 

Monitoring and surveillance of ongoing projects 

Responsibility for quality assurance and quality control Qualified personnel for the trial design, trial management and medical expertise Trial registration Insurance for participants Financing Notification and submission to regulatory authorities Information on investigational product (investigators brochure) Manufacturing, packaging, labeling, (coding) and supply of investigational product Notification of end of study Reporting 

 

Page 118: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Review   

 

113 

Access and delivery 

 

This topic, although of paramount  importance  for every  intervention, goes beyond  the scope of 

this paper and we will only summarily examine it. 

 

Post marketing studies and pharmacovigilance 

When a marketing application is filed for regulatory approval, the documentation for a new drug 

will typically comprise a few thousand patients with data mainly collected through Phase I to III 

trials (32). Although these data are considered to be sufficient to describe the safety and efficacy 

profile of a new compound, at this stage there is no data about the effectiveness of the drug in the 

real‐life  situation. Questions  about  unforeseen drug  interaction,  rare  adverse  events,  effects  of 

poor  patient  compliance  and  dynamics  of  resistances  have  not  yet  been  addressed.  This 

information is needed for the safe use of a drug, particularly in high risk groups such as pregnant 

and  lactating  women,  children,  malnourished  and  HIV‐infected  patients.  In  addition,  the 

information is an important element in making a decision whether a new intervention should be 

added  to  the  essential  drug  list  of  a  country.  At  the  global  level,  the  WHO  program  for 

international drug monitoring  at  the Uppsala monitoring  centre  collates  adverse drug  reaction 

reports  via  the  national  pharmacovigilance  centers  of  the  81  member  countries  (www.who‐

umc.org). Currently  there  are only  six  sub‐Saharan African  countries  (South Africa, Zimbabwe, 

Tanzania, Mozambique, Nigeria and Ghana)  that are  full members of  the program.  In  fact,  less 

than 27% of lower middle  income countries have national pharmacovigilance systems registered 

with the WHO program, compared with 96% of the high  income countries  in the Organization 

for Economic Co‐operation  and Development. The main  reasons  for  this  are  lack of  resources, 

infrastructure  and  expertise.  Thus,  although  access  to  medicines  is  increasing  in  developing 

countries, there  is a danger that their risk‐benefit profiles  in  indigenous populations will not be 

fully monitored (33). To make up for this shortcoming of local data, at least substantial Phase IIIb 

or drug utilization trials should be conducted.  

 

Access 

The effectiveness of an intervention depends on many factors which may be linked to a product 

or be parameters of the health system, such as affordable market price, distribution channels and 

their  accessibility,  sustained  availability  of  the  product,  quality  control,  information  for health 

Page 119: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 5 

 

   114 

care professionals and the general public, and correct diagnosis. At each level, those involved may 

have conflicting  interests, and poor populations are the first to suffer the effects of  frail  links  in 

this long chain (34).  

Recent experience  indicates  that  the drugs developed  in PDPs have a  faster  introduction  to  the 

market. This puts  a  lot  of  pressure  on  public health  systems  and  currently, many projects  fail 

because  the  health  systems  are  not  strong  enough  to  deliver  new  interventions  to  the  target 

populations.  Also  the  Global  Fund  to  fight  AIDS,  tuberculosis  and  malaria 

(http://www.theglobalfund.org)  recognizes  this  need  and  supports  the  strengthening  of  health 

systems (35). An important aspect is health information. It is recognized that inadequate access to 

information  is a significant  factor  in development, and particularly  in health care development. 

Despite major  global  progress  in  access  to  information  during  the  last  decade,  there  is  little 

evidence  that  health  professionals,  especially  those  working  in  rural  primary  health  care,  are 

better informed than they were 10 years ago (36). The unequal distribution of health care between 

developed  and  developing  countries  is  matched  by  a  similar  unequal  distribution  of  health 

information (37) and the 10/90 gap in health research probably translates into a 1/99 gap in health 

information (36).  

 

The way forward 

The  development  and  provision  of  new  interventions  to  prevent,  diagnose,  treat  and  control 

diseases  that  affect  the  poorest  and  most  vulnerable  populations  finally  is  receiving  global 

attention  and  support.  Today,  numerous  initiatives,  consortia  and  PDPs  are  engaged  in  those 

activities and the funding has reached unprecedented dimensions. This results in a large number 

of ongoing research projects and the proportion of clinical trials being truly performed according 

to GCP  is  increasing. This development has already  led to tangible results. For  instance, several 

new chemical entities for the treatment of malaria have been or will be registered shortly by first 

tier drug authorities. A number of new research centers in sub‐Saharan Africa have emerged and 

are gaining momentum. A  strong generation of  scientists  is developing and  is  reasonably well‐

supported  through  various  competitive  fellowship  grants.  This  also  opens  the  possibility  that 

researchers will increasingly see career opportunities at home which may reduce the “brain drain” 

effect and with this, innovation and leadership will be strengthened in the long term.  

So, can we  lean back and wait  for better days dawning? There are  still  serious gaps and  short‐

comings which will  require  enormous effort  to be overcome.  It now  seems  critical  to maintain 

impetus  in the research area and to continue the processes started at all  levels. This will not be 

Page 120: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Review   

 

115 

achieved solely by continuing funding but also through genuine political interest and backing by 

the governments  and  institutional  leaders of  the developing  countries. From  the R&D point of 

view, there is a need for the technical strengthening of all divisions or drug regulatory authorities, 

participatory  involvement  of  research  scientists  at  institutional  levels  and  the  reduction  of 

artificial logistical hurdles.  

The treatment of many of the most neglected diseases is still dreadful and this will certainly still 

need  increasing  attention. However,  the  transition  of health  (i.e.  the  epidemiologic  shift  from 

infectious  to  chronic  diseases  particularly  in  urban  areas)  will  incontestably  create  new 

challenges, but potentially also new opportunities for the research centers involved in R&D.  

 

Acknowledgements 

We would like to thank Marcel Tanner and Juerg Utzinger for discussions and valuable input. We 

are grateful to Benjamin Dahl for critical reading and correction of the manuscript.  

Page 121: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 5 

 

   116 

References 

1.  MSF/DNDi. Fatal Imbalance: The crisis in Research and Development for Drugs for Neglected Diseases. Geneva:  Médecins  Sans  Frontières  Access  to  Essential  Medicines  Campaign,  Drugs  for  Neglected Diseases Working Group; 2001. 

2.  Moran M. A breakthrough in R&D for neglected diseases: new ways to get the drugs we need. PLoS Med. 2005 Sep;2(9):e302. 

3.  ICH/GCP.  ICH  harmonized  tripartite  guideline, Guideline  for  good  clinical  practice  E6  (R1).  Surrey: Canary Publications, UK; 1996. 

4.  Hotez P, Stoever K, Fenwick A, Molyneux D, Savioli L. The Lancet's chronic diseases series. Lancet. 2006 Feb 18;367(9510):563‐4; author reply 4‐5. 

5.  Perrin  D,  Scheer  A, Wells  T.  Collaborating  to  find  new  approaches  to  tropical  diseases.  European Pharmaceutical Review. 2006 23.05.2006;3:1‐4. 

6.  Nwaka  S, Ridley RG. Virtual drug discovery  and development  for neglected diseases  through public‐private partnerships. Nat Rev Drug Discov. 2003 Nov;2(11):919‐28. 

7.  Trouiller P, Olliaro P, Torreele E, Orbinski J, Laing R, Ford N. Drug development for neglected diseases: a deficient market and a public‐health policy failure. Lancet. 2002 Jun 22;359(9324):2188‐94. 

8.  Gelb  MH,  Hol WG.  Parasitology.  Drugs  to  combat  tropical  protozoan  parasites.  Science.  2002  Jul 19;297(5580):343‐4. 

9.  Noedl  H,  Se  Y,  Schaecher  K,  Smith  BL,  Socheat  D,  Fukuda MM.  Evidence  of  artemisinin‐resistant malaria in western Cambodia. N Engl J Med. 2008 Dec 11;359(24):2619‐20. 

10. Chirac P, Torreele E. Global framework on essential health R&D. Lancet. 2006 May 13;367(9522):1560‐1. 

11. WHO.  Human  African  trypanosomiasis  (sleeping  sickness):  epidemiological  update.  Weekly epidemiological record. 2006 24. Februar(TRS881):69‐80. 

12. Kesselheim AS. Drug development  for neglected diseases  ‐  the  trouble with FDA  review  vouchers. N Engl J Med. 2008 Nov 6;359(19):1981‐3. 

13. EMEA. Guidance  for companies requesting scientific advice or protocol assistance. Guideline. London: European Medicine Agency; 2005 17. November. 

14. Garner  C.  Dealmaking  and  Intellectual  Property  Management  for  Public  Interest.  Meeting  Report. Bethesday, Mayland: The  Initiative on Public‐Private Partnerships  for Health  (IPPPH), The Centre  for Management of  Intellectual Property  in Health Research  and Development  (MIHR), Aeras Global TB Vaccine Foundation; 2004 29‐30. Nov. 

15. Hertzfeld H, Link A, Vonortas N. Intellectual property protection mechanisms in research parnerships. Research Policy. 2006;35:825‐38. 

16. Whitworth JA, Kokwaro G, Kinyanjui S, Snewin VA, Tanner M, Walport M, et al. Strengthening capacity for health research in Africa. Lancet. 2008 Nov 1;372(9649):1590‐3. 

17. Gyapong  J,  Ofori‐Adjei  D.  Capacity  building  for  relevant  health  research  in  developing  countries.  Knowledge  on  the  Move;  2008  26.02.2008;  The  Hague:  Netherlands  organization  for  international cooperation in higher education (nuffic); 2008. 

18. Angell M. The ethics of clinical research in the Third World. N Engl J Med. 1997 Sep 18;337(12):847‐9. 

19. FDA. Human  subject protection;  foreign clinical  studies not conducted under an  Investigational New Drug Application. CDER 200482 ed: Food and Drug Administration; 2008. p. 22800‐16. 

Page 122: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Review   

 

117 

20. White NJ. Editorial: clinical trials in tropical diseases: a politically incorrect view. Trop Med Int Health. 2006 Oct;11(10):1483‐4. 

21. CIOMS.  International  ethical  guidelines  for  biomedical  research  involving human  subjects. Bull Med Ethics. 2002 Oct(182):17‐23. 

22. NCOB. The ethics of  research  related  to healthcare  in developing countries. Report. London: Nuffield Council on Bioethics; 2002 April 2002. 

23. NBAC.  Ethical  and  Policy  Issues  in  International  Research:  Clinical  Trials  in  Developing  Countries. Bethesda, Maryland: National Bioethics Advisory Commission; 2001 30.04. 

24. Kass NE, Hyder AA, Ajuwon A, Appiah‐Poku J, Barsdorf N, Elsayed DE, et al. The structure and function of research ethics committees in Africa: a case study. PLoS Med. 2007 Jan;4(1):e3. 

25. Kirigia JM, Wambebe C, Baba‐Moussa A. Status of national research bioethics committees in the WHO African region. BMC Med Ethics. 2005 Oct 20;6:E10. 

26. Bhutta ZA. Beyond informed consent. Bull World Health Organ. 2004 Oct;82(10):771‐7. 

27. Mueller  J,  Schellenberg D, Owens  S.  Third‐World  Barriers  ‐ Getting  past  consent  and  ethical  issues endemic  in    underserved  populations  to  ensure  quality  GCP.  Applied  Clinical  Trials.  2007 01.10.2007;October 2007:58‐64. 

28. Fairlamb AH, Henderson GB, Cerami A. Trypanothion  is the primary target for arsenical drugs against african trypanosomes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1989;86:2607‐11. 

29. Broome  ME.  Consent  (assent)  for  research  with  pediatric  patients.  Semin  Oncol  Nurs.  1999 May;15(2):96‐103. 

30. Emanuel EJ, Currie XE, Herman A. Undue inducement in clinical research in developing countries: is it a worry? Lancet. 2005 Jul 23‐29;366(9482):336‐40. 

31. Kuesel A, Lazdins J. A new drug for river blindness? TDRnews. 2007 December 2007;79:14‐9. 

32. Rawlins MD. Pharmacovigilance: paradise lost, regained or postponed? The William Withering Lecture 1994. J R Coll Physicians Lond. 1995 Jan‐Feb;29(1):41‐9. 

33. Pirmohamed M, Atuah KN, Dodoo AN, Winstanley P. Pharmacovigilance in developing countries. Bmj. 2007 Sep 8;335(7618):462. 

34. Pecoul B, Chirac P, Trouiller P, Pinel J. Access to essential drugs in poor countries: a lost battle? Jama. 1999 Jan 27;281(4):361‐7. 

35. WHO/GFATM. The Global Fund Strategic Approach to Health Systems Strengthening. Report. Geneva: The  Global  Fund  to  fight  AIDS,  Tuberculosis  and  Malaria;  2007  September.  Report  No.: WHO/HSS/2007.1. 

36. Godlee F, Pakenham‐Walsh N, Ncayiyana D, Cohen B, Packer A. Can we achieve health information for all by 2015? Lancet. 2004 Jul 17‐23;364(9430):295‐300. 

37. Katikireddi SV. HINARI: bridging the global information divide. Bmj. 2004 May 15;328(7449):1190‐3. 

 

Page 123: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

 

  118 

Page 124: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Discussion   

 

119 

 

 

 

Chapter 6 

 

Discussion 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Lwala Hospital, Kaberamaido District, Uganda 

Kaliua Hospital, Urambo District, Tanzania 

Page 125: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 6 

 

  120 

Access to patients 

The two main bottlenecks for clinical research  in T.b. rhodesiense endemic areas are the  limited 

number of available patients and the difficulty of finding them. Populations at risk of contracting 

sleeping  sickness  live  scattered  in  remote  rural  areas  with  limited  access  to  health  services. 

Patterns of health seeking behaviour and difficulties of the service provider to diagnose HAT lead 

to long delays in diagnosis and therefore in treatment.  

Traditional beliefs, distance and cost of transport usually influence negatively health seeking and 

patients often attempt first to make use of local medicine. This is usually expensive and patients 

may be kept for weeks  in the care of traditional healers. Family members bringing patients  in a 

terminal disease stage to a health centre is unfortunately not a rare event, and often such patients 

die within a few hours after arrival.  

Another difficulty is the lack of technical capacity for HAT diagnosis at the provider side. On one 

hand there is a limited sensitivity of the diagnostic tools in use, and on the other hand there are 

also major  issues  with  the  professional  performance  and  disease  awareness  at  provider  level. 

Especially  clinical  officers  and  nurses  should  be  aware  of  the  signs  and  symptoms  and  the 

geographical distribution of the disease. They are in contact with patients whose condition is not 

improving despite repetitive antimalarial and antibiotic treatments. Also, they are in the position 

to  request  the  laboratory  to  check  for  trypanosomes.  It  is  therefore  of  central  importance  to 

inform health personnel working in HAT endemic regions regularly about the disease in order to 

improve case detection. In areas where the disease has newly emerged the competence of health 

services to response adequately is even further limited, and the capacity to identify and diagnose 

HAT should be built quickly.  

Only 35% of  the  IMPAMEL  III participants were diagnosed with HAT upon  their  first visit at  the 

health centre. 44% had 2‐3 and 21% had more than 3 contacts with health care providers before 

diagnosis was made. The delay  in HAT diagnosis was  significantly  longer  in  the  site  in Uganda 

where patients had to visit a health facility in average 2.2 times (CI 2‐2.5) compared to Tanzania 

where the diagnosis was made in average after 1.6 visits (CI 1.4‐1.7). This is obviously problematic 

for remote rural populations for whom the cost of repeated trips to health centres is prohibitive. 

A study carried out on the patterns of health‐seeking behaviour in an established T.b. rhodesiense 

focus  in Uganda  showed  that  the median  total delay  from onset of  illness  to diagnosis was 60 

days. The median delay of the service provider to diagnose sleeping sickness among symptomatic 

individual was markedly  longer  (30  days)  than  the median  delay  of  the  patients  (17  days)  to 

present at the health facility (1). Further findings were that a large proportion of the patients were 

either  referred  to  the  sleeping  sickness hospital by members  of  their  community  or presented 

Page 126: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Discussion   

 

121 

there on their own initiative. Only few patients were referred by other tiers of the health system 

(1).  

The  WHO  and  the  Foundation  for  Innovative  and  new  Diagnostics  (FIND)  established  a 

consortium for the research and development of new human African trypanosomiasis diagnostic 

tools  appropriate  for  use  in  low‐income  countries  in  2006  (2).  In  this  framework  WHO  is 

currently  establishing  a  HAT  specimen  bank  by  collecting  reference  materials  from  well 

characterized  patients  and  controls.  The  specimen  bank  is  physically  located  at  the  Institute 

Pasteur, Paris, France which is responsible for cryopreservation, and managing the distribution of 

specimens (3). The accessibility of  the samples  to public and private partners  is controlled by a 

joint WHO/FIND committee. Hopefully these efforts will results in the delivery of new diagnostic 

tools for diagnosis and disease staging in the near future.  

As of today, the loop‐mediated isothermal amplification (LAMP) technique is the most promising 

tool  for detection of T.b.  rhodesiense HAT under  field  conditions  (4, 5) and might be available 

commercially in the near future (http://www.finddiagnostics.org).  

Control of T.b. gambiense sleeping sickness is largely based on active surveillance using serology 

(CATT) (6). However, for T.b. rhodesiense HAT this approach is of limited success due to the lack 

of  a  serological  test  with  sufficient  sensitivity  (7).  Diagnosis  during  active  mass  screening 

campaigns  in T.b.  rhodesiense affected areas has  to  rely on direct microscopy and  if  logistically 

possible, on the haematocrit centrifugation technique. Further, sick individuals often do not show 

up  at  community‐based  screenings  a bottleneck of population  screenings  also described  for  in 

T.b.  gambiense  areas  (8).  The  effectiveness  of  active  population  screenings  in  endemic  T.b. 

rhodesiense  settings  is  doubtful  due  to  the  low  prevalence,  the  diagnostic  constrains  and  the 

variability of the attendance rates. According WHO active screening should therefore be confined 

to areas where there is evidence of an outbreak (9). As an example, during an epidemic in Zambia 

(1980‐1984) a  total of 23’751  individuals were screened by mobile  field  teams and only  102 cases 

(0.43%) were diagnosed (10).  

For  the  IMPAMEL  III  trials  access  to  patients was  increased  by  complementary  activities  to  the 

standard passive case detection. In the catchment areas of the Kaliua Health Centre in Tanzania 

and the Lwala Hospital in Uganda we performed active case searches. On the basis of index cases 

mobile teams screened the local population using direct microscopy. Due to the low success rate 

in the first round of active case searches the  index cases were  followed up to household  level at 

the  second  round  but  this  did  not  yield  better  outcomes.  Community  sensitization was  done 

through  local  councils,  local  leaders  and  churches.  In  Uganda,  the  missionary  radio  station 

informed the population about the IMPAMEL III program. Such advertisements were very effective 

Page 127: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 6 

 

  122 

in mobilizing people. However, mostly healthy people came for screening and the sick (weak and 

often unable to walk) were not seen. At district  level, the officers  for vector control and disease 

surveillance  were  informed,  not  only  to  support  case  identification  but  also  the  follow‐up 

activities, which  are known  to be difficult.  In  the  end,  the most  successful  strategy  to  identify 

patients turned out to be visits to the surrounding health facilities and requesting blood slides for 

all inpatients. 

 

Issues concerning the study design 

Because of the existence of two forms of HAT the results of the IMPAMEL I&II programs could not 

be extrapolated to East African patients. The assessment of the abridged treatment schedule was 

regarded  essential  in order  to provide  access  to  the  improved melarsoprol  therapy  also  in T.b. 

rhodesiense affected areas and therefore, the IMPAMEL III trials were of high priority for the WHO 

and  the affected  countries.  In addition,  the alternative  schedule may also provide  the basis  for 

future combination treatments and a harmonization of all East African treatment protocols. For 

the  latter,  it was  important  to assess as well  the benefit of  the suramin pre‐treatment, which  is 

only  partially  implemented  in East Africa.  For  the  IMPAMEL  III  program  it was  decided  to  use 

centre‐specific suramin protocols. The heterogeneity of the protocols  in use did not allow us to 

agree on a single one. 

Concerns during the planning of Impamel III were the fear of unexpected toxicity because of the 

higher  parasitaemia  and  reported  higher  incidence  of  encephalopathic  syndromes  (ES)  in T.b. 

rhodesiense patients (11). However, the ES is most likely not an acute reaction to the disruption of 

trypanosomes (12) as  it occurs  in most cases after several days of melarsoprol treatment. Also  it 

was  shown  in  several  instances  that  the  development  of  ES  is  unrelated  to  either  dosage  or 

administration  schedule  (13,  14). The current hypothesis  for  the development of ES  suggests an 

immune mechanism (15) which  is corroborated by the efficacy of prednisolone  in  its prevention 

(15, 16) and the significantly increased risk of ES associated with a small number of alleles of the 

human leukocyte antigen (HLA) (17). Based on this evidence the 10‐day melarsoprol schedule was 

not expected to trigger an increased incidence of ES in T.b. rhodesiense patients.  

The efficacy of the 10‐day melarsoprol schedule was expected to be similar to the efficacy of the 

national regimes  in use. For these, the total exposure time of the parasite to melarsoprol was 9 

days in Tanzania (3 series each for 3 days) and 12 days in Uganda (4 series each for 3 days). Each 

series was interrupted by resting periods of 5 to 7 days. Based on the pharmacokinetic properties 

of melarsoprol investigated in uninfected vervet monkeys and computer simulations it was shown 

Page 128: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Discussion   

 

123 

that melarsoprol concentration in the CSF drops to sub curative levels during the resting periods 

(18).  As maximum  CSF  concentrations  of melarsoprol  are  reached  about  10  hours  after  drug 

application  (19)  the  parasites  are  exposed  to  a much  higher  drug  pressure  under  the  10‐day 

melarsoprol schedule. Therefore  the efficacy of  the  10‐day melarsoprol schedule was considered 

unproblematic  in comparison  to  the national  regimens  in use. Further, compared  to  the  10‐day 

melarsoprol  schedule patient hospitalization  times were much  longer  in  the national  treatment 

schedules which negatively affected patient compliance and with this treatment efficacy.  

Given the high genetic heterogeneity of T.b. rhodesiense and the wide spectrum of disease severity 

(20) a multinational approach had to be considered in order to rule out significant differences in 

responses  to  treatment.  In  terms of  reported number of  cases per  year, Uganda, Tanzania  and 

Malawi were potential sites and centre assessments were done in the three countries. Finally, two 

were  selected  in  Tanzania  and  Uganda.  This  decision  was  based  on  the  experiences  of  the 

respective centre in HAT diagnosis and treatment, on the reported case numbers in the previous 

6 months and on the accessibility of the centres. 

 

IMPAMEL III – study design 

The  preferred  design  to  test  the  effect  size  of  any  biomedical  intervention  is  the  randomized 

controlled trial. Our sample size calculations indicated that we would require a minimum of 400 

patients (200 per arm) to show a difference of 10% between the 10‐day melarsoprol schedule and 

the  national  regimens  in  use.  The  IMPAMEL  I  &  II  programs  demonstrated  the  clinical  non‐

inferiority of the 10‐day melarsoprol schedule and demonstrating such non‐inferiority would have 

required  even  a  larger  sample  size. Hence,  this  approach was  impossible  given  the number  of 

expected patients.  

As  a  result,  we  first  performed  a  proof‐of‐concept  trial  to  verify  the  safety  of  the  10‐day 

melarsoprol schedule, collect preliminary efficacy data and assess the effect of the suramin pre‐

treatment. Based on that analysis, and after the decision had been taken that suramin might be 

omitted without pertinent risk of the patients, a utilization study was designed as an extension to 

the non‐suramin arm of the proof‐of‐concept trial. This utilization study had a calculated sample 

size requirement of 100 patients. The sample size of 100 was chosen in order to have a precision of 

±6% on the estimated endpoint. Since the pooling of the data of the 30 patients from the proof‐of‐

concept  trial with  the data of  the utilization  study was planned  to  increase  the  total evaluable 

sample, the  latter was carried out according the same eligibility criteria, endpoints and stopping 

rule. The design of the IMPAMEL III program is schematically shown in figure 1.  

Page 129: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 6 

 

  124 

Figure 1: Study design IMPAMEL III  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Safety 

Based on the reported case fatality rates of the two trial centres, as well as literature, the cut‐off 

point for case fatality under the 10‐day melarsoprol schedule was set at ≥10%. Causes of death are 

difficult  to  determine  under  field  conditions  and  in  order  to  avoid  difficulties  in  the  causal 

relationship of death and  the  study drug, we used a composite endpoint of all‐cause mortality. 

The censoring of the different risks attributable to the death was avoided and reduced bias. Such 

composite end‐points of all‐cause mortality are commonly used in toxicological studies and are a 

valuable endpoint also for melarsoprol trials. 

 

Suramin pre‐treatment 

Our investigations on the risk‐benefit ratio of the suramin pre‐treatment were first based on the 

comparison of the two subgroups of the proof‐of‐concept trial (2x30) and in a second step on the 

comparison of all the patients who received suramin (n=30) and all the patients who were directly 

treated with melarsoprol (n=107).  

The results of the proof‐of‐concept trial indicated a potential harm of the suramin pre‐treatment; 

adverse  events  were  significantly  higher  in  the  patient  group  that  received  the  suramin  pre‐

treatment (63.3%) than in patients who were directly treated with melarsoprol (23.3%, p=0.0018). 

Also more serious adverse events (SAEs) were reported  in patients who received suramin; ES (4 

vs.  3)  and  death  (5  vs.  2)  but  this  trend was  not  significant.  The  suramin  pre‐treatment was 

Proof-of-concept trial (n=60)

Suramin pre-treatment; 10-day melarsoprol schedule (n=30)

10-day melarsoprol schedule (n=30)

Utilization study (n=77)

10-day melarsoprol schedule

Final analysispooled dataset (n=107)

Comparatorhistoric controls (n=300)

1

2

Interim analysis (n=60)

Page 130: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Discussion   

 

125 

administered according to centre‐specific guidelines; in Tanzania patients received a total dose of 

25mg/kg  and  in Uganda  5mg/kg but no  centre‐specific differences  in  the  frequency of  adverse 

reactions were seen (p=0.7048).  

However, comparing the 30 patients that received suramin and the 107 patients that were directly 

treated with melarsoprol we did not  see  statistically  significant differences  in  the proportion of 

patients that experienced adverse events (63.3% vs. 61.7%; p=0.8692) and serious adverse events 

(26.6%, 16.8%; p=0.2243).  

Overall, our data provided neither evidence of harm nor of benefit of the suramin pre‐treatment. 

This  confirms  previous  findings  on  the  use  of  pre‐treatments  prior  to  melarsoprol:  for  T.b. 

gambiense HAT little or no value was found for a pentamidine pre‐treatment (13, 21) and for T.b. 

rhodesiense HAT the suramin pre‐treatment  improved the condition of two patients (22) which 

triggered its use prior to melarsoprol. But in other patients it showed no effects (23).  

Dose‐escalating  studies  to  determine  the  dose  to  be  tested  in  Phase  II  trials  are  commonly 

designed according the classical 3+3 design: the dose‐limiting toxicity is assessed in cohorts of 3 to 

6 patients  (24). Our  study provided a  larger  sample  size  to assess  suramin‐related adverse and 

serious adverse events and we are confident that our results make an  important contribution to 

this discussion. 

 

Efficacy 

The latest WHO technical report series recommends a 2‐year patient follow‐up of HAT patients 

in order to monitor the long‐term efficacy of treatments. The clinical condition of the patient and 

the blood and cerebrospinal fluid (CSF) should be examined after 3, 6, 12, 18 and 24 months. The 

leukocyte number in the CSF should be determined though the interpretation is stated as difficult 

as the leukocyte number can be slow in returning to a normal level (9).  

Based on the WHO recommendation of the  informal consultation on  issues  for clinical product 

development  for  HAT  (25),  patients  with  no  trypanosomes  after  treatment  are  classified  as 

responders and should be followed up after 3 or 6, 12 and 18 months (25). The CSF WBC counts 

should not be taken into account to evaluate treatment efficacy at end of treatment as they may 

not have normalized at that time (26). A test of cure visit is recommended after 18 months: cure 

can  be  confirmed  in  case  of  no  parasitological  evidence  of  relapse  and  a  WBC  count 

<20cells/mm3. Patients  in whom  trypanosomes  are detected  in  any  body  fluid  are  classified  as 

relapses. Patients without parasitological evidence of relapse and who have WBC count>20/mm3 

that can not be explained by a disease other than HAT are classified as probable relapse (25). The 

Page 131: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 6 

 

  126 

threshold of 20 WBC  is due  to an additional disease stage  in Gambian HAT which has recently 

been suggested and  is known as the “early‐late stage”. The proposal  is based on the observation 

that  patients  who  had  trypanosomes  in  the  CSF  but  a WBC  count  below  20cells/mm3  were 

successfully treated with the first stage drug pentamidine (27‐29). However, this classification  is 

debated; a retrospective analysis of data where the criterion for second stage disease set to a WBC 

count of >10cells/mm3 showed that this threshold led to a higher risk of relapse compared to the 

figure of  5  cells/mm3  (30).  Intermediate disease  stages were  also described  for T.b.  rhodesiense 

HAT; e.g. if the CNS was only “slightly affected” suramin was said to possibly be curative. But for 

such cases a close follow‐up with repeated lumbar punctures at relatively short intervals (at most 

two months) was made  essential.  If  such  surveillance was  not  possible melarsoprol  should  be 

given rather than suramin (31). The treatment of  intermediate T.b. rhodesiense HAT stages with 

suramin never became operational in the field.  

However,  there  is  currently  not  sufficient  data  on  the  relationship  of  WBC  counts  and 

parasitological  and  clinical  evidence  of  cure  and  relapse.  Surrogate markers  to  determine  the 

stage of the disease and to diagnose a relapse as early as possible is important in T.b. gambiense 

HAT  since patients  can be  asymptomatic  for  long periods of  time. Given  the  acuteness of T.b. 

rhodesiense HAT where the disease progresses to CNS involvement within 3 weeks to 1 month (32) 

we believe that surrogate markers are less important for the diagnosis of relapse and cure. 

There  are  currently  no  guidelines  on  how  to  monitor  treatment  efficacy  in  T.b.  rhodesiense 

patients. The WHO recommendation of the  informal consultation on  issues  for clinical product 

development  for HAT  states  that  “while  the  data  summarized  deal with  T.b.  gambiense HAT, 

similar  considerations  apply  to T.b.  rhodesiense HAT”  (25). This  79  pages  document mentions 

“T.b.  rhodesiense”  a mere  6  times  and  not  once  in  relation  to  second  stage  disease;  a  further 

indicator of how neglected T.b. rhodesiense HAT is.  

It has been stated that T.b. rhodesiense patients should be monitored as in Gambian HAT except 

that the LP during the first year should be performed every 3 months (33). This approach  is not 

feasible as no active patient follow‐up in East Africa is implemented in practice. WHO stated that 

given the severity of the disease it is considered that patients would volunteer for treatment (9).  

Under  non‐trial  conditions  the  most  reliable  source  of  data  on  treatment  efficacy  in  T.b. 

rhodesiense areas is the HATSENTINEL network, a sentinel surveillance network active in 9 sites; 

7  sites  are  located  in  areas  endemic  for  T.b.  gambiense  (Angola, Democratic  Republic  of  the 

Congo, Sudan) and two sites are in areas endemic for T.b. rhodesiense (Uganda, United Republic 

of Tanzania) (25). 

Page 132: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Discussion   

 

127 

However, patient follow‐up is mandatory for treatments in clinical development. The IMPAMEL III 

study protocol had two endpoints for efficacy; the primary endpoint (clinical and parasitological 

cure)  at  end  of  treatment  in  order  to mitigate  the  problem  of missing  data.  The  secondary 

endpoint was during  follow‐up after 3, 6 and  12 months with a  test of cure evaluation at  the  12 

months  follow‐up  visit.  Relapses  were  defined  as  the  presence  of  trypanosomes  in  any 

compartment. Cure was defined as no parasitological and clinical evidence of relapse and a WBC 

count <5cells/mm3. Patients that did not present for follow‐up examinations or refused LP were 

considered clinically cured if they were in good general condition (see chapter 2). 

Despite our efforts to emphasize the importance of the follow‐up and reimbursing transport costs 

for patients as well as for one attendant we saw important losses to follow‐up in the IMPAMEL III 

program. Common obstructions for follow‐up activities in HAT are the fear of the painful lumbar 

puncture and lack of transport (34, 35) but also the perception on its importance, especially when 

patients are in good condition.  

To  obtain  information  on  all  patients  that  did  not  present  at  the  centre  for  follow‐up 

examinations  we  engaged  community  health  workers  and  district  officials.  Through  those 

channels  we  collected  oral  information  on  the  general  condition  of  the  patients.  Given  the 

acuteness  of  T.b.  rhodesiense HAT  relapses  or  re‐infections  would  not  go  undetected  by  the 

patients  or  the  communities,  but  possibly  unreported. A  similar  approach  of  engaging  village 

health workers/sleeping sickness assistants for disease control was a successful control strategy in 

the past in Uganda (36). We consider this approach also as a satisfactory tool for monitoring long‐

term efficacy in patients not returning for follow‐up visits.  

The progression of WBC counts in the IMPAMEL III patients over time and per country are shown 

in  figure  2.  Thresholds  for  WBC  counts  (WBC=20cells/mm3  and  WBC=5cells/mm3)  are  also 

shown.  

 

Page 133: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 6 

 

  128 

Figure  2:WBC  counts  (±SE)  during  treatment  and  follow‐up.  And  threshold  levels  of WBC  counts  for 

definition of cure. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In  both  countries  a  clear  tendency  of  leukocyte  decrease  over  time  was  observed.  The WBC 

counts  in Tanzania did not  fall below 5cells/mm3 during  12 months of  follow‐up. However,  this 

was not surprising given the significantly higher WBC counts on admission.  

Despite  that  the  12 months  follow‐up  of  the  utilization  study  is  currently  ongoing we  do  not 

expect any significant changes in our findings. Data shown in figure 5 includes follow‐up results 

of  all  IMPAMEL  III  patients up  to  the  end  of March  2009. At  this  point  in  time  the  12 months 

follow‐up was concluded  in 74% of  the patients  form Tanzania and  in 51% of  the patients  from 

Uganda.  

According to the WHO definition of cure (no evidence of parasitological relapse and WBC count 

<20WBC/mm3  at  18 months  after  discharge)  (25)  patients  from Uganda were  cured  at  end  of 

treatment and patients from Tanzania were cured 6 months after discharge.  

According  the  IMPAMEL  III  definition  of  cure  (no  evidence  of  parasitological  relapse  and WBC 

count <5cells/mm3 at 12 months after discharge) patients from Uganda were cured after 3 months 

and patients from Tanzania could not be considered cured 12 months after discharge. Yet, we do 

not doubt the cure of patients in Tanzania as the trend in CSF WBC is more important than the 

absolute value; also many T.b. gambiense patients who were genuinely cured had slightly elevated 

Page 134: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Discussion   

 

129 

CSF WBC 6 months after treatment (11). Further, the significance of CSF WBC counts is inferior to 

clinical and parasitological evidence.  

We consider a patient follow‐up of 12 months as reasonable. Any follow‐up examination beyond 

12 months would be less appropriate given the fulminant progression of the disease. However, for 

the test of cure evaluation we found the 6 months follow‐up visit provided better evidence than 

the  12  months  follow‐up.  The  attendance  rate  has  decrease  over  time  and  at  12  months 

conclusions  on  treatment  efficacy  were  mainly  based  on  oral  information  on  the  general 

condition of the patients. From all patients enrolled into the proof‐of‐concept trial 51% presented 

at the centre for the 6 months and 34% for the 12 months follow‐up. For patients enrolled into the 

utilization study the attendance rate at the 6 months follow‐up visit was 70% and so far 17% for 

the  12 months  follow‐up.  Follow‐up  attendance  rates  could  probably  be  improved  if  patients 

would only have to come back once, but knowing that this single appointment can not be missed 

in order to confirm cure.  

Given the acute nature of the disease we believe that most patients with a relapse / re‐infection 

would report again to a health facility. Hence  it would be reasonable to assume under non‐trial 

conditions  that most patients who are not  seen again on  follow‐up at  the health  facility would 

likely  to be  cured. However,  for  clinical  product development more  specific  guidelines  for  the 

assessment of long‐term efficacy should be elaborated and a test of cure evaluation at 6 months 

after discharge could be considered.  

For the assessment of treatment efficacy in T.b. rhodesiense HAT the risk of re‐infection can not 

be disregarded. There  is an  increased human–fly  contact due  to  the proximity of  livestock and 

people  (37)  and  certain patients  returning  to  their  sources of  income  are  at higher  risk of  (re) 

infection  such  as hunters,  fishermen,  railway workers, honey gatherers  and  firewood  collectors 

(38, 39).  

 

Historic controls 

The  use  of  historic  controls  is  generally  considered  as  suboptimal  due  to  the  potential  for 

selection  bias.  Clinical  trial  criteria  for  inclusion  in  the  treatment  group  are  usually  more 

stringent than in historic controls that generally include all patients seen who meet the diagnostic 

criteria for the disease under study (40). However, we believe that in our case the trial population 

was comparable to the historic controls: the IMPAMEL III program clearly aimed at the inclusion of 

a  patient  population  that  reflects  to  large  extends  the  reality  in  the  T.b.  rhodesiense  endemic 

regions.  All  patients  with  confirmed  second  stage  infection  were  eligible  for  participation; 

Page 135: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 6 

 

  130 

excluded were children below the age of 6 years, pregnant women and unconscious or moribund 

patients. Also, the age distribution of HAT patients reflects  the active adult population (80% of 

cases are adults) (41) and populations in endemic regions have similar sources of livelihood which 

makes  them  comparable  for  e.g.  risk of  infection,  co‐morbidities, nutritional  status  and health 

seeking behaviour.  

Yet, many efforts were taken to minimize bias: we only considered patient files from the two trial 

centres and a maximum time period of two years prior to study initiation because ancillary care 

and  referral patterns can differ between centres and change over  time. A very  thorough  review 

process of all files was done. In comparison to the comprehensive trial documentation the historic 

files were poorly reported. We found that a large number of files were incomplete and some were 

missing  completely. We  selected  only  files  that  contained  basic  demographic  data  and  valid 

information on  treatment outcome. Fatal  treatment outcomes were mostly clearly  reported but 

information on  clinical  and diagnostic baseline  findings,  concomitant medications  and  adverse 

events were  not  reported  in  detail. We  collected  data  on  serious  adverse  events  (SAEs) with 

extreme caution. The thorough review process and the excellent memory of the head nurses for 

most  patient  histories  ameliorated  the  quality  of  the  data.  The  final  data  set  (n=300)  was 

considered a robust source.  

The mean age in the historic population was 29 years and the male/female ration was 1.4. The trial 

population was in average older with a mean age of 36 years and had the same male/female ratio 

of  1.4. As 7% of cases  from  the historic dataset were younger  than 6 years  the difference  in  the 

mean  age of  the  two populations  can be partially explained by  the  exclusion of  this  age group 

from the IMPAMEL III trials. There is little knowledge on HAT in children. We identified one study 

that  compared  the  clinical  presentation  and  treatment  outcomes  of  T.b.  rhodesiense  HAT  in 

children and adults. Similar to findings in T.b. gambiense HAT the symptomatology of HAT was 

described  similar  for  children  and  adults,  with  the  exception  of  the  first  years  of  life,  where 

symptoms  such as headache,  sleeping disorder or motor weakness are difficult  to evaluate  (42, 

43).  However,  data  on  treatment  outcomes  were  not  discussed  due  to  co‐infections  of  the 

children with measles (42). 

In order to control for potential confounders we calculated the incidence of ES and death in the 

historic data once on  the basis of  all  selected patient  files  and once by  exclusion of  all  files of 

children  younger  than  6  years.  However,  no  significant  differences  were  found  and  for  the 

comparison with the trial data the entire data set of historic controls was used (see chapter 2).  

Page 136: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Discussion   

 

131 

The incidence of ES and death reported in the historic data (13%; 9.3%) compared well with data 

on ES and death in T.b. rhodesiense patients from a systematic literature review on the ES during 

melarsoprol treatment (10.6%; 11.6%) (17) and provided confidence on the quality of the data.  

We  conclude  that  despite  the  controversies  on  historic  controlled  trials,  the  historic  data 

generated  in  the  framework of  the  IMPAMEL  III program  in Kaliua Health Centre and  the Lwala 

Hospital were adequate controls. 

 

Serious adverse events (SAEs) and case management 

Surprising at the SAE profile of the 10‐day melarsoprol schedule in T.b. rhodesiense patients was 

the high proportion  (35%) of patients  that had  an  event‐free  treatment  course. Also  the much 

lower rate of skin reactions (6.5%) compared to the IMPAMEL I & II   programs that reported skin 

reactions in 28% of the patients (44, 45) was surprising. So far, the understanding of skin reaction 

was either a hypersensitivity reaction or the accumulation of heavy metal  in the skin (44) and a 

dose relationship. Our results trigger thoughts on other causalities and possibly host or parasite 

genetics may influence the development of skin reactions.  

The encephalopathic syndrome (ES) is the most severe SAE of melarsoprol therapy. Even though 

melarsoprol  has  been  in  use  for more  than  50  years, many  aspects  of  the  development  of  ES 

remain unclear. However, a rather specific aspect in the development of ES is the time to onset. In 

the  IMPAMEL  III  trial population  the median  time  to onset of ES was  7.5 days  (range  3‐10days) 

which was comparable to the median time of onset reported  in the  IMPAMEL  II (median 9 days, 

range  1‐28  days)  (45).  Thus,  the  suspected mechanism  of  a  delayed  immune  reaction  against 

immune complexes (46) seem to be similar for both forms of HAT.  

However, the health personnel actually treating the patients would benefit from evidence on risk 

factors associated with a higher risk of ES and could either adopt preventive measures or monitor 

those  patients  extremely  attentively.  Several  risk  factors  for  ES  were  proposed  and  included 

selenium deficiency (47), seasonality, treatment with thiabendazole, bad general condition of the 

patient and alcohol intake during treatment (48). However, none of these were properly assessed 

or showed significant association. So far, the only risk factor for ES with useful implications in the 

field was  shown  in T.b.  gambiense patients:  the presence of  trypanosomes  in  the CSF or WBC 

counts higher than  100 were associated with a higher risk of ES (49). The risk  factor analysis of 

our data did so far not yield interesting results. We will extend the analysis with other statistical 

approaches which might  enable  us  to  describe  risk  factors  for ES  in T.b.  rhodesiense  patients. 

However,  in  order  to  investigate  possible  geographical  patterns  of  ES  we mapped  the  home 

Page 137: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 6 

 

  132 

villages of the patients and the villages of the patients who developed ES. In Uganda data was only 

available up to parish level.  

In  both  countries  no  obvious  clustering  of  ES  events  was  found  ‐  see  figure  3  for  results  in 

Tanzania and figure 4 for results in Uganda. 

 

Figure  3:  Location  of  home  villages  of  patients with  uncomplicated melarsoprol  treatment  (green)  and 

patients who developed ES (red). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 138: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Discussion   

 

133 

Figure 4: Parishes of patients with uncomplicated melarsoprol  treatment and parishes with patients who 

developed ES. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Note: HAT patients from Soroti district are usually diagnosed and treated at the Serere Health centre. Only 

four patient of the IMPAMEL III trial came from Soroti district and none developed ES.  

 

Case management 

A  much  debated  topic  with  regard  to  the  treatment  guidelines  for  sleeping  sickness  is  the 

concomitant  use  of  steroids  (50).  For  T.b.  gambiense  HAT  a  randomized  controlled  trial 

conducted in 620 second stage patients showed a significant reduction in the incidence of ES and 

a non‐significant but prominent  reduction of  the ES related mortality  in  the patient group  that 

received prednisone (15).  

We were able  to  identify  three studies  that  investigated  the concomitant use of steroids  in T.b. 

rhodesiense  HAT.  One  study  reported  no  benefit  of  a  concomitant  use  of  dexamethasone. 

However,  the  study  had  three  arms  and  compared  two  groups  of  34  patients  that  received 

Page 139: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 6 

 

  134 

dexamethasone with one  control  group of  25 patients  that did not  receive dexamethasone. All 

three groups were treated with different treatment protocols for diminazene aceturate (Berenil®) 

and melarsoprol  (51).  Another  study  showed  no  reduction  in  the  incidence  of  ES  by  the  co‐

administration  of  corticosteroids  (not  specified which  one). However,  this was  a  retrospective 

study  in  two  patient  groups  (n=200;  n=183)  that were  treated  according  different melarsoprol 

schedules (52). One trial compared the use of prednisone in two patients groups (n=2x18) treated 

with the same melarsoprol schedule. But a reduction of the incidence of ES could not be shown 

(53).  

The results of the IMPAMEL III program are clearly in favour of the concomitant use of steroids for 

the  treatment of  second  stage T.b.  rhodesiense HAT. During  the proof‐of‐concept  trial,  steroids 

were  used  according  to  centre‐specific  guidelines:  patients  in  Tanzania  received  10mg  of 

prednisolone  daily.  In  Uganda  steroids  were  given  in  case  of  adverse  drug  reactions.  ES  was 

observed at a higher incidence in Uganda (p=0.0444) and during the utilization study the use of 

steroids was  adapted  to  the Tanzanian  standard  in both  centres. The  incidence  rate of ES was 

subsequently similar between the two centres (p=0.5176).  

A high variability of case fatality rates between different treatment centres has been reported (45) 

and certainly goes beyond  the variability  in  the use of  steroids. The  treatment of patients with 

melarsoprol requires some experience and an early recognition of warning signs has an impact on 

the  clinical outcome. Mental excitements,  twitching movements, headache, dizziness, vomiting 

are predictor signs for ES and should  lead to the  immediate discontinuation of melarsoprol (54, 

55).  Further  it  is  important  to  be  vigilant  for  a  possible  malaria.  Inexperienced  staff  would 

attribute drowsiness and  fits during  treatment  to  the  severity of  the disease and a diagnosis of 

severe malaria might be missed. Therefore, blood slides for malaria should be mandatory (42). 

Inexperienced staff  is often overwhelmed by the management of HAT patients, especially  in the 

case of ES and  this often  results  in an  irrational use of drugs  to  cover all eventualities  such as 

malaria, meningitis,  shock,  severe bacterial  infections or  raised  intracranial pressure. Given  the 

potential for adverse effects and interactions this is hazardous, especially in the case of a critically 

ill ES patient. The only realistic solution to this problem  is to refer sleeping sickness patients to 

centres who have experience in the management of HAT and to provide staff in such centres with 

the  best  possible medical  training. However,  this  solution  can  potentially  aggravate  the  poor 

access to health services and could only me maintained by standard referral patterns. 

 

 

Page 140: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Discussion   

 

135 

Public health challenges in the control of T.b. rhodesiense HAT 

While  the  incidence of  reported T.b. gambiense HAT appeared  to have decreased across Africa 

over the past five years (56), T.b. rhodesiense foci  in Uganda have expanded with potential for a 

much larger number of cases (57).  

The control of the two forms of sleeping sickness is fundamentally different. The cornerstone for 

the  control  of  T.b.  gambiense HAT  is  the  early  detection  of  cases  as  infected  subjects  remain 

asymptomatic  and  contagious  for  months  before  the  disease  develops.  In  contrast,  T.b. 

rhodesiense  HAT  is  mainly  controlled  by  disease  surveillance  and  vector  control  (11).  The 

deployment of tsetse traps and screens has proven to be an efficient method of vector control. A 

highly successful example is the vector control project that was launched in the Busoga focus in 

Uganda to stop disease transmission. The tsetse population was reduced by more than 95% and 

some parishes even achieved elimination (58). Since the animal reservoir plays an important role 

in the epidemiology of T.b. rhodesiense HAT, tsetse control is crucial in order to reduce the risk of 

outbreaks (59‐61). It was shown that tsetse were 5 times more likely to get infected from a blood 

meal on cattle  than humans  (62) and mass chemotherapy of animals has been advocated as an 

effective strategy for control of the spread of T.b. rhodesiense HAT (59). However, this approach 

can be hindered by the emergence of resistant trypanosomes which can be spread from humans 

to  cattle and vice versa  (63).  In addition, many zoonotic diseases are not  controlled  effectively 

because adequate policies and  funding are  lacking  (64). This also applies  to  the control of T.b. 

rhodesiense HAT. The Pan African Tsetse and Trypanosomiasis Eradication Campaign (PATTEC) 

makes  substantial  efforts  to  control  the  vectors  but  there  is  still  room  for  improvements  to 

achieve  a  well  coordinated  control  of  animal  and  human  trypanosomiasis.  This  would  be 

economically beneficial with substantial benefits to  livestock production as well as to the public 

health  sector  through  reducing  the  burden  on  health  services  (57).  Tsetse  control  as  well  as 

treatment of cattle  falls under  the Ministries of Agriculture  in most governments of Africa and 

coordination with the Ministry of Health is a major limiting factor.  

The  most  problematic  factor  in  the  control  of  T.b.  rhodesiense  HAT  is  the  substantial 

underreporting  of  the  disease.  It  has  been  estimated  that  for  every  deceased  patient  that  is 

reported, another  12 die undetected. Approximately 85% of  the unreported deaths do enter  the 

health system at some stage, of which one‐third die undiagnosed (65). The underreported cases 

account for 93% of the total DALY estimate of rhodesiense HAT (57). There are great benefits in 

reducing this hidden burden of disease and the cost for each DALY averted has been calculated at 

USD  10 (57). This  is amongst the most cost‐effective  interventions  in resource‐limited countries 

(66). 

Page 141: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 6 

 

  136 

The potential overlap of T.b. gambiense and T.b. rhodesiense in Uganda 

The foci of T.b. gambiense and T.b. rhodesiense are moving towards each other in Uganda and an 

imminent overlap of the two disease forms is feared (67).We could not find any evidence for this 

in our  study area  (see  chapter  3). However,  this development has  to be  carefully monitored as 

such  an  overlap will  have  a major  impact  on  the  already  strained  health  system  and  hamper 

proper diagnosis and  treatment. The  type of  infection, as well as  the  stage of  the disease,  is of 

central importance for patient management. Currently, the type of infection is entirely dependent 

on  the geographical  location of  the patient and  implies  the  choice of  treatment. Since  the  two 

parasites can only be distinguished by PCR analysis which  is  impossible under  field  conditions 

such an overlap would pose great problems.  

A  potential  disease  overlap would  also  raise  issues  of mixed  infections  in  human,  animal  and 

vector populations. Genetic recombination of trypanosome isolates from the same epidemic area 

has  been  shown  under  laboratory  conditions  (68).  Also,  an  overlap  of  the  two  disease 

distributions  is unlikely  to be prevented by an  incompatibility between vector populations and 

parasite (69) This would aggravate the problems of diagnosis and treatment that we face already.  

 

IMPAMEL III: from innovation to validation to application 

14 years ago the 10‐day melarsoprol schedule was first suggested for the treatment of second stage 

T.b.  gambiense  HAT  (70).  A  series  of  IMPAMEL  programs  validated  the  use  of  the  10‐day 

melarsoprol schedule in second stage sleeping sickness patients in West and Central Africa (1997‐

2004) (44, 45, 71) and recently in East Africa (2006‐2009). In both forms of the disease, a clinical 

non‐inferiority  of  the  abridged  schedule  over  the  standard  regimens  could  be  demonstrated. 

Given the major socio‐economic benefits of the 10‐day melarsoprol schedule this brought a great 

benefit to the patients as well as to the health care provider.  

The  development  process  of  new  and  successful  interventions  can  be  divided  in  the  three 

categories of  innovation,  validation  and  application. For  the  10‐day melarsoprol  schedule  these 

processes are schematically shown in Figure 5.  

Page 142: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Discussion   

 

137 

Figure  5:  Innovation,  validation  and  application  of  the  10‐day  melarsoprol  schedule  in  HAT  affected 

countries (arrow indicates official recommendation of 10‐day melarsoprol schedule in T.b. gambiense areas 

at global level) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Only a successful translation of research findings into policy and practice at global, national and 

at local level will ensure the access of the target populations. Today, it is widely accepted that the 

traditional model  of  research dissemination  through  publication  in peer  reviewed  journals has 

failed  (72).  In  order  to  bridge  the  so‐called  “know‐do  gap”,  institutions  and mechanisms  that 

systematically promote  interactions between  researchers, policy makers  and other  stakeholders 

need  to be  strengthened  (73). The WHO as well as national and  international agencies  take an 

active  role  in knowledge  translation and emphasize  that  “research  should  lead  to development, 

and  development  lead  to  more  research  relevant  to  development  needs”  (74).  Further,  the 

translation of generated knowledge and evidence into policy decisions and program management 

is vital for health system strengthening, scaling up health  interventions and to tackle the health 

human resource crisis in developing countries (75). 

New  research  findings  have  to  first  be  disseminated  at  global  level.  For  HAT,  the  biannual 

meeting  of  the  International  Scientific  Council  for  Trypanosomiasis  Research  and  Control 

(ISCTRC)  is  the  main  platform  for  discussion  and  dissemination  of  research  findings  at 

Implementation & use of the 10-day melarsoprol schedule for the treatment of second stageT.b. gambiense & T.b. rhodesiense HAT

IMPAMEL I Safety and efficacy in the treatment of T.b. gambiense HAT

1997-2000

IMPAMEL II From efficacy to effectiveness in T.b. gambiense endemic areas

2000-2004

2006-2009IMPAMEL IIISafety and efficacy in the treatment of T.b. rhodesiense HAT

Validation

Abridged 10-day melarsoprol schedulePharmacokinetics, animal models, computer modelling

1990-1994Innovation

Application

Note: implementation & use of the 10-day melarsoprol schedule in T.b. gambiense HAT started after the official recommendation in 2003

Page 143: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 6 

 

  138 

international  level. The  use  of  the  10‐day melarsoprol  schedule  for  all  T.b.  gambiense  affected 

areas was officially recommended at the ISCTRC meeting in Pretoria in 2003. The same strategy is 

attempted for the findings of the IMPAMEL III program and the data will be presented during the 

30th ISCTRC meeting in Entebbe, Uganda, 21‐25 September 2009. It is expected that WHO and the 

T.b.  rhodesiense  affected  countries  will  discuss  the  introduction  of  the  10‐day  melarsoprol 

schedule for T.b. rhodesiense according the data we have made available. 

Knowledge translation at national levels can take some time, especially for neglected diseases due 

to their low priority setting on the health agendas. In case of an official recommendation for the 

use of  the  10‐day melarsoprol  schedule,  a  successful  implementation  at national  level  could be 

supported  by  the  Regional  East  African  Community  Health  (REACH)  Policy  Initiative  that 

mediates  between  policy  makers  and  research  communities  (76).  Another  platform  to  be 

integrated in the dissemination of the IMPAMEL III results at national  levels is the Eastern Africa 

Network  for  Trypanosomiasis  /  EANETT.  Since  2001  the  member  countries  (Sudan,  Kenya, 

Uganda,  Tanzania,  Malawi,  Switzerland)  meet  annually  to  strengthen  the  collaboration  in 

research, training and control of trypanosomiasis in the East African region. 

The  third  and  last  step  is  the  implementation  of  the new  treatment  schedule  in  all  treatment 

centres in a given country. Unfortunately, a successful translation from research into policy does 

not  ensure  a  successful dissemination  also  at  local  level. Even  though  the  10‐day  schedule has 

been  recommended  for use  in  the  treatment of second stage T.b. gambiense HAT six years ago, 

numerous centres in T.b. gambiense endemic areas still do not use this form of  treatment. For the 

dissemination of  the  IMPAMEL  III  results  at  local  level,  a  regional  training  should be organized 

inviting  district  medical  officers,  doctors,  clinical  officers,  nurses,  laboratory  staff  and  a 

community  representative  of  the HAT  treating  centres.  Further,  regular  supervision  should  be 

done  during  the  initial  phase  to monitor  case  fatality  rates  and  cure  rates  at  the  individual 

centres.  

All these processes would allow to reach the end line for this new intervention and ensure that a 

maximum number of patients benefit from this important advance in the treatment of HAT. 

Page 144: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Conclusions   

 

139 

Conclusions 

The  IMPAMEL  III program was  the  first clinical  trial conducted  in compliance with  international 

standards of good clinical practice/GCP (ICH E6, GCP) in T.b. rhodesiense HAT and it allowed to 

generate representative data on clinical presentation and disease parameters.  

 The  conduct  of  the  program  strengthened  the  local  capacities  for  diagnosis  and  case 

management.  In  addition,  the  continuous  mobilization  of  the  affected  communities  and 

surrounding health centres have led to an increase in disease awareness, which is crucial for the 

timely detection of new cases.  Due  to  the  limited number of T.b.  rhodesiense patients  and  the difficulty  to  find patients  it  is 

almost impossible to conduct properly powered trials for this disease in the ordinary sequence of 

Phase II and Phase III. The sequential design of the IMPAMEL III program with the use of historic 

controls proved to be a good alternative design and provided conclusive results.   The findings of the IMPAMEL I & II programs could be confirmed in T.b. rhodesiense HAT. Patients 

treated with  the  10‐day melarsoprol  schedule were  not  at  higher  risk  of  serious  adverse  drug 

reactions or death compared  to patients  treated according  to previous national  regimens. Also, 

the patients and the different  levels of the health system favoured the abridged schedule due to 

the socio‐economic benefits.   The  suramin  pre‐treatment  did  not  lead  to  a  reduction  of  serious  adverse  reactions  during 

melarsoprol therapy.  

 The short as well as long term efficacy of the 10‐day melarsoprol schedule was very high. 

Due to the acute nature of the disease we considered oral information on a patient in good health 

as a satisfactory tool to confirm long‐term efficacy in patients not presenting at a health facility. 

The  lack of specific guidelines on monitoring treatment efficacy  in T.b. rhodesiense HAT should 

be addressed and our study could provide the basis for that. 

 The  fear of a potential overlap  in T.b. rhodesiense and T.b. gambiense disease distribution areas 

could not be  confirmed  in our  study  area. However,  continuous monitoring of  the  situation  is 

crucial. 

 Melarsoprol remains the only drug to treat second stage T.b. rhodesiense HAT. However, it is still 

highly unsatisfactory and  there  is an urgent need  for new drugs which are equally effective but 

less toxic. 

Page 145: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 6 

 

  140 

References 

1. Odiit M, Shaw A, Welburn SC, Fevre EM, Coleman PG, McDermott JJ. Assessing the patterns of health‐seeking behaviour and awareness among  sleeping‐sickness patients  in eastern Uganda. Ann Trop Med Parasitol. 2004 Jun;98(4):339‐48. 

2. WHO. Request for proposals ‐ human African trypanosomiasis specimen bank.  2007  [cited 2007 07.04.]; Available from:  

3.  Steverding  D.  A  new  initiative  for  the  development  of  new  diagnostic  tests  for  human  African trypanosomiasis. Kinetoplastid Biol Dis. 2006;5:1. 

4.  Kuboki  N,  Inoue  N,  Sakurai  T,  Di  Cello  F,  Grab  DJ,  Suzuki  H,  et  al.  Loop‐mediated  isothermal amplification for detection of African trypanosomes. J Clin Microbiol. 2003 Dec;41(12):5517‐24. 

5. Njiru ZK, Mikosza AS, Armstrong T, Enyaru JC, Ndung'u JM, Thompson AR. Loop‐Mediated Isothermal Amplification (LAMP) Method for Rapid Detection of Trypanosoma brucei rhodesiense. PLoS Negl Trop Dis. 2008;2(1):e147. 

6.  Chappuis  F,  Loutan  L,  Simarro  P,  Lejon V,  Buscher  P. Options  for  field  diagnosis  of  human  african trypanosomiasis. Clin Microbiol Rev. 2005 Jan;18(1):133‐46. 

7. Simarro PP,  Jannin  J, Cattand P. Eliminating human African  trypanosomiasis: where do we  stand and what comes next? PLoS Med. 2008 Feb;5(2):e55. 

8. Robays  J, Bilengue MM, Van der Stuyft P, Boelaert M. The effectiveness of active population screening and treatment for sleeping sickness control in the Democratic Republic of Congo. Trop Med Int Health. 2004 May;9(5):542‐50. 

9. WHO. Control and surveillance of African trypanosomiasis. Geneva: WHO; 1998. 

10. Wellde BT, Chumo DA, Reardon MJ, Nawiri  J, Olando  J, Wanyama L,  et  al. Diagnosis  of Rhodesian sleeping sickness in the Lambwe Valley (1980‐1984). Ann Trop Med Parasitol. 1989 Aug;83 Suppl 1:63‐71. 

11. Pepin J, Donelson JE. African Trypanosomiasis (Sleeping Sickness). In: Guerrant RL, Walker DH, Weller PF,  editors. Tropical  Infectious Diseses; Principles, Pathogens & Practise.  1  ed. Philadelphia: Churchill Livistone; 1999. p. 774‐84. 

12.  Adams  JH,  Haller  L,  Boa  FY,  Doua  F,  Dago  A,  Konian  K.  Human    African    trypanosomiasis  (T.b. gambiense): A  study  of  16  fatal  cases    of    sleeping  sickness with  some  observations  on  acute  reactive arsenical encephalopathy. Neuropathology and Applied Neurobiology. 1986;12:81‐94. 

13.  Sina G, Triolo N, Trova  P, Clabaut  JM.  [Arsenic  encephalopathy  in  the  treatment  of  human African trypanosomiasis due to T. gambiense (apropos of 16 cases)]. Ann Soc Belg Med Trop. 1977;57(2):67‐74. 

14. Buyst H. The  epidemiology of  sleeping  sickness  in  the historical Luangwa  valley. Ann Soc Belg Med Trop. 1977;57(4‐5):349‐59. 

15.  Pepin  J, Milord  F, Guern  C, Mpia  B,  Ethier  L, Mansinsa D.  Trial  of  prednisolone  for  prevention  of melarsoprol‐induced encephalopathy in gambiense sleeping sickness. Lancet. 1989 Jun 3;1(8649):1246‐50. 

16.  Pepin  J,  Milord  F.  African  trypanosomiasis  and  drug‐induced  encephalopathy:  risk  factors  and pathogenesis. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1991 Mar‐Apr;85(2):222‐4. 

17.  Seixas  J.  Investigations  on  the  encephalopathic  syndrome  during melarsoprol  treatment  in  human African trypanosomiasis [PhD Thesis]: Basel; 2004. 

18.  Burri C, Onyango  JD, Auma  JE, Burudi  EM, Brun R.  Pharmacokinetics  of melarsoprol  in  uninfected vervet monkeys. Acta Trop. 1994 Oct;58(1):35‐49. 

19. Burri C. Pharmacological aspects of the trypanocidal drug melarsoprol. Basel, Switzerland: University of Basel; 1994. 

Page 146: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Conclusions   

 

141 

20. Ormerod WE. Taxonomy of the sleeping sickness trypanosomes. J Parasitol. 1967 Aug;53( Whittle HC, Pope HM. The febrile response to treatment in Gambian sleeping sickness. Annals of Tropical Medicine and Parasitology. 1972;66(1):7‐14. 

22. Apted FI. The treatment of advanced cases of Rhodesian sleeping sickness by Mel. B. and arsobal. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1953 Sep;47(5):387‐98. 

23.  Apted  FI.  Four  years'  experience  of melarsen  oxide/BAL  in  the  treatment  of  late‐stage  Rhodesian sleeping sickness. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1957 Jan;51(1):75‐86. 

24. Holländer  N,  Schumacher M.  Planung  und  Auswertungen  von  Phase  I  und  II  Studien.   Methodik klinischer Studien, methodische Grundlagen der Planung, Durchführung und Auswertung. 3 ed: Springer; 2008. p. 436. 

25.WHO. Recommendations of the Informal Consultation on Issues  for Clinical Product Development  for Human African Trypanosomiasis. Geneva, Switzerland; 2007. Report No.: WHO/CDS/NTD/IDM/2007.1. 

26. Dumas M, Breton  JC, Pestre Alexandre M, Girard PL, Giordano C.  [Current  status of  the  therapy of human African trypanosomiasis]. La Presse Médicale. 1985;14(5):253‐6. 

27. Kennedy PG. Human African trypanosomiasis of the CNS: current issues and challenges. J Clin Invest. 2004 Feb;113(4):496‐504. 

28.  Doua  F, Miezan  TW,  Sanon  Singaro  JR,  Boa  Yapo  F,  Baltz  T.  The  efficacy  of  pentamidine  in  the treatment of early‐late stage Trypanosoma brucei gambiense trypanosomiasis. Am J Trop Med Hyg. 1996 Dec;55(6):586‐8. 

29. Lejon V, Legros D, Savignoni A, Etchegorry MG, Mbulamberi D, Buscher P. Neuro‐inflammatory  risk factors  for  treatment  failure  in  "early  second  stage"  sleeping  sickness patients  treated Balasegaram M, Harris S, Checchi F, Hamel C, Karunakara U. Treatment outcomes and risk factors for relapse in patients with early‐stage human African trypanosomiasis (HAT) in the Republic of the Congo. Bull World Health Organ. 2006 Oct;84(10):777‐82. 

31. Apted FI. Present status of chemotherapy and chemopropylaxis of human trypanosomiasis in the Eastern Hemisphere. Pharmacol Ther. 1980;11(2):391‐413. 

32. Odiit M, Kansiime F, Enyaru JC. Duration of symptoms and case fatality of sleeping sickness caused by Trypanosoma brucei rhodesiense in Tororo, Uganda. East Afr Med J. 1997 Dec;74(12):792‐5. 

33. Pepin J. African Trypanosomiasis. In: Strickland GT, editor. Hunter's Tropical Medicine and Emerging Infectious Diseases. Eighth Edition ed. Philadelphia: Saunders Company; 2000. p. 643‐54. 

34. Robays J, Miaka Bilenge M, Stuyft PV, Boelaert M. The effectiveness of active population screening and treatment for sleeping sickness control in the Democratic Republic of Congo. Trop Med Int Health. 2004 May;9(5):542‐50. 

35. Veeken HJ, Ebeling MC, Dolmans WM. Trypanosomiasis in a rural hospital in Tanzania. A retrospective study of its management and the results of treatment. Trop Geogr Med. 1989 Apr;41(2):113‐7. 

36. Mbulamberi DB. A  review of human African  trypanosomiasis  (HAT)  in Uganda. East Afr Med  J.  1989 Nov;66(11):743‐7. 

37. Pepin  J, Meda HA. The  epidemiology  and  control  of human African  trypanosomiasis. Adv Parasitol. 2001;49:71‐132. 

38. Apted FI, Smyly DP, Ormerod WE, Stronach BW. A comparative study of the epidemiology of endemic Rhodesian sleeping sickness in different parts of Africa. J Trop Med Hyg. 1963 Jan;66:1‐16. 

39. Wellde  BT,  Chumo  DA,  Reardon  MJ, Waema  D,  Smith  DH,  Gibson WC,  et  al.  Epidemiology  of Rhodesian sleeping sickness  in  the Lambwe Valley, Kenya. Ann Trop Med Parasitol.  1989 Aug;83 Suppl 1:43‐62. 

Page 147: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 6 

 

  142 

40. Sacks H, Chalmers TC, Smith H, Jr. Randomized versus historical controls for clinical trials. Am J Med. 1982 Feb;72(2):233‐40. 

41. Odiit M. The epidemiology of Trypanosoma brucei rhodesiense in Eastern Uganda. Edinburgh: University of Edinburgh; 2003. 

42. Buyst H. Sleeping sickness in children. Ann Soc Belg Med Trop. 1977;57(4‐5):201‐12. 

43.  Blum  J,  Schmid  C,  Burri  C.  Clinical  aspects  of  2541  patients  with  second  stage  human  African trypanosomiasis. Acta Trop. 2006 Jan;97(1):55‐64. 

44.  Burri  C,  Nkunku  S,  Merolle  A,  Smith  T,  Blum  J,  Brun  R.  Efficacy  of  new,  concise  schedule  for melarsoprol  in  treatment of  sleeping  sickness caused by Trypanosoma brucei gambiense: a  randomised trial. Lancet. 2000 Apr 22;355(9213):1419‐25. 

45. Schmid C, Richer M, Bilenge CM, Josenando T, Chappuis F, Manthelot CR, et al. Effectiveness of a 10‐Day  Melarsoprol  Schedule  for  the  Treatment  of  Late‐Stage  Human  African  Trypanosomiasis: Confirmation from a Multinational Study (Impamel II). J Infect Dis. 2005 Jun 1;191(11):1922‐31. 

46.  Pepin J, Milord F. The treatment of human African trypanosomiasis. Adv Parasitol. 1994;33:1‐47. 

47. Golden MH. Arsenic, selenium, and African trypanosomiasis. Lancet. 1992 Jun 6;339(8806):1413. 

48. Ancelle T, Barret B, Flachet L, Moren A. [2 epidemics of arsenical encephalopathy in the treatment of trypanosomiasis, Uganda, 1992‐1993]. Bull Soc Pathol Exot. 1994;87(5):341‐6. 

49. Pepin J, Milord F, Khonde AN, Niyonsenga T, Loko L, Mpia B, et al. Risk factors for encephalopathy and mortality during melarsoprol treatment of Trypanosoma brucei gambiense sleeping sickness. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1995 Jan‐Feb;89(1):92‐7. 

50. Atouguia  JLM, Kennedy PGE. Neurological  aspects  of human African  trypanosomiasis.  In: Davis  LE, Kennedy  PGE,  ed  Infectious  diseases  of  the  nervous  system  1th  ed  Oxford:  Reed  Educational    and Professional Publishing Ltd. 2000(321‐372). 

51. Onyango RJ, Bailey NM, Okach RW, Mwangi EK, Ogada T. Encephalopathy during treatment of human trypanosomiasis. EATRO report. 1969. 

52. Arroz  JO. Melarsoprol  and  reactive  encephalopathy  in Trypanosoma  brucei  rhodesiense. Trans R  Soc Trop Med Hyg. 1987;81(2):192. 

53.  Foulkes  JR. An  evaluation  of  prednisolone  as  a  routine  adjunct  to  the  treatment  of  T.  rhodesiense. Journal of Tropical Medicine and Hygiene. 1975;78:72‐4. 

54.  Buyst  H.  The  treatment  of  T.  rhodesiense  sleeping  sickness,  with  special  reference  to  its  physio‐pathological and epidemiological basis. Ann Soc Belg Med Trop. 1975;55(2):95‐104. 

55. Apted  FIC. Present  status  of  chemotherapy  and  chemoprophylaxis  of human  trypanosomiasis  in  the eastern hemisphere. Pharmacology and Therapeutics. 1980;11:391‐413. 

56.  WHO.  Human  African  trypanosomiasis  (sleeping  sickness):  epidemiological  update.  Weekly epidemiological record. 2006 24. Februar(TRS881):69‐80. 

57. Fevre EM, Odiit M, Coleman PG, Woolhouse ME, Welburn SC. Estimating  the burden of rhodesiense sleeping sickness during an outbreak in Serere, eastern Uganda. BMC Public Health. 2008;8:96. 

58. Lancien J. [Campaign against sleeping sickness in South‐West Uganda by trapping tsetse flies]. Ann Soc Belg Med Trop. 1991;71 Suppl 1:35‐47. 

59.  Fevre  EM,  Coleman  PG, Odiit M, Magona  JW, Welburn  SC, Woolhouse ME.  The  origins  of  a  new Trypanosoma  brucei  rhodesiense  sleeping  sickness  outbreak  in  eastern  Uganda.  Lancet.  2001  Aug 25;358(9282):625‐8. 

Page 148: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Conclusions   

 

143 

60. Welburn  SC,  Fevre EM, Coleman PG, Odiit M, Maudlin  I.  Sleeping  sickness:  a  tale  of  two diseases. Trends Parasitol. 2001 Jan;17(1):19‐24. 

61. Wendo C. Uganda revises cattle treatment to protect humans from sleeping sickness. Lancet. 2002 Jan 19;359(9302):239. 

62. Hide G. History of sleeping sickness in East Africa. Clin Microbiol Rev. 1999 Jan;12(1):112‐25. 

63.  Matovu  E,  Iten  M,  Enyaru  JC,  Schmid  C,  Lubega  GW,  Brun  R,  et  al.  Susceptibility  of  Ugandan Trypanosoma brucei rhodesiense isolated from man and animal reservoirs to diminazene, isometamidium and melarsoprol. Trop Med Int Health. 1997 Jan;2(1):13‐8. 

64.  Zinsstag  J,  Schelling  E,  Roth  F,  Bonfoh  B,  de  Savigny  D,  Tanner  M.  Human  benefits  of  animal interventions for zoonosis control. Emerg Infect Dis. 2007 Apr;13(4):527‐31. 

65. Odiit M, Coleman PG, Liu WC, McDermott  JJ, Fevre EM, Welburn SC, et al. Quantifying  the  level of under‐detection of Trypanosoma brucei rhodesiense sleeping sickness cases. Trop Med  Int Health. 2005 Sep;10(9):840‐9. 

66. Fraser DW. Overlooked opportunities  for  investing  in health  research  and development. Bull World Health Organ. 2000;78(8):1054‐61. 

67. Picozzi K, Fevre EM, Odiit M, Carrington M, Eisler MC, Maudlin I, et al. Sleeping sickness in Uganda: a thin line between two fatal diseases. Bmj. 2005 Nov 26;331(7527):1238‐41. 

68. Degen R, Pospichal H, Enyaru J, Jenni L. Sexual compatibility among Trypanosoma brucei isolates from an epidemic area in southeastern Uganda. Parasitol Res. 1995;81(3):253‐7. 

69. Abila  PP,  Slotman MA,  Parmakelis A, Dion  KB,  Robinson  AS, Muwanika  VB,  et  al. High  Levels  of Genetic  Differentiation  between  Ugandan  Glossina  fuscipes  fuscipes  Populations  Separated  by  Lake Kyoga. PLoS Negl Trop Dis. 2008;2(5):e242. 

70. Burri C, Blum J, Brun R. Alternative application of melarsoprol for treatment of T. b. gambiense sleeping sickness. Preliminary results. Annales de la Société Belge de Médecine Tropicale. 1995;75(1):65‐71. 

71. Schmid C, Nkunku S, Merolle A, Vounatsou P, Burri C. Efficacy of 10‐day melarsoprol schedule 2 years after treatment for late‐stage gambiense sleeping sickness. Lancet. 2004 Aug 28;364(9436):789‐90. 

72. Ager A. Turning knowledge  into health benefits of  the poor. Global Forum Update on Reasearch  for Health, Poverty, Equity and Health Research. 2005;2:192. 

73. Haines A, Kuruvilla S, Borchert M. Bridging the implementation gap between knowledge and action for health. Bull World Health Organ. 2004 Oct;82(10):724‐31; discussion 32. 

74. Wasi  P.  “Triangle  That Moves  The Mountain”  and Health  Systems  Reform Movement  in  Thailand. Human Resources for Health Development Journal. 2000 August;4(2):106‐10. 

75. Canadian Coalition  for Global Health Research C.  Strengthening  leadership  capacity  to  improve  the production and use of health knowledge in Africa Pilot Program. 2006. 

76. van Kammen J, de Savigny D, Sewankambo N. Using knowledge brokering to promote evidence‐based policy‐making: The need for support structures. Bull World Health Organ. 2006 Aug;84(8):608‐12. 

Page 149: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Chapter 6 

 

  144 

 

Page 150: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1   

 

145 

 

 

 

Appendix 1 

 

IMPAMEL III  

Case Report Form (CRF) ‐ Utilization Study  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 151: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1 

 

  146 

 

 

Page 152: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1   

 

147 

 

 

Page 153: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1 

 

  148 

 

 

Page 154: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1   

 

149 

 

 

Page 155: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1 

 

  150 

 

 

Page 156: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1   

 

151 

 

 

Page 157: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1 

 

  152 

 

 

Page 158: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1   

 

153 

 

 

Page 159: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1 

 

  154 

 

 

Page 160: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1   

 

155 

 

 

Page 161: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1 

 

  156 

 

 

Page 162: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1   

 

157 

 

 

Page 163: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1 

 

  158 

 

 

Page 164: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1   

 

159 

 

 

Page 165: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 1 

 

  160 

 

 

Page 166: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 2  

 

161 

 

 

 

Appendix 2  

 

IMPAMEL III  

Patient information and informed consent ‐ Tanzania 

English 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 167: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 2 

 

  162 

 

 

Page 168: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 2  

 

163 

 

 

Page 169: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 2 

 

  164 

 

 

Page 170: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 2  

 

165 

 

 

Page 171: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 2 

 

  166 

 

 

Page 172: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 2  

 

167 

 

Page 173: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 2 

 

  168 

 

Page 174: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 3  

 

169 

 

 

 

Appendix 3 

 

IMPAMEL III  

Patient information and informed consent ‐ Tanzania 

Kiswahili 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 175: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 3 

 

  170 

 

 

Page 176: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 3  

 

171 

 

 

Page 177: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 3 

 

  172 

 

 

Page 178: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 3  

 

173 

 

Page 179: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 3 

 

  174 

 

 

Page 180: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 3  

 

175 

 

 

Page 181: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 3 

 

  176 

 

 

Page 182: Improved melarsoprol therapy for - COnnecting REpositories · Alternative business models for R&D in tropical diseases..... 102 Persistent and emerging complexities ‐ intellectual

Appendix 3  

 

177